دانلود پروژه:مدلسازی اجزا محدود (Abaqus) و مقایسه با نتایج آزمایشگاهی تیرهای پیش تنیده دارای بتن خودمتراکم مقاومت بالا

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                           صفحه

فصل اول: پیشگفتار

1-1- مقدمه…………………………………………………………………………………………………………..2

1-2- اهمیت و ضرورت انجام تحقيق…………………………………………………………………………2

1-3- اهداف مشخص تحقيق……………………………………………………………………………………3

1-4- سؤال های تحقیق…………………………………………………………………………………………..3

1-5- تعريف واژه‏ها و اصطلاحات فني و تخصصی………………………………………………………3

1-5-1- پيش تنيدگي……………………………………………………………………………………………..3

1-5-2- بتن خودمتراكم با مقاومت بالا………………………………………………………………………4

1-5-3- نرم افزار آباکوس Abaqus‏………………………………………………………………………….4

1-6- ترتیب ارائه مطالب…………………………………………………………………………………………4

فصل دوم: بتن پیش تنیده

2-1- مقدمه…………………………………………………………………………………………………………7

2-2- تاریخچه……………………………………………………………………………………………………..8

2-3- دیدگاه کلی………………………………………………………………………………………………..8

2-4- مصالح و تجهیزات پیش تنیدگی……………………………………………………………………..9

2-4-1- فولاد پیش تنیدگی………………………………………………………………………………….10

2-4-2- کابل…………………………………………………………………………………………………….11

2-4-3- سیم……………………………………………………………………………………………………..11

2-4-4- میلگرد………………………………………………………………………………………………….12

2-4-5- جک و پمپ………………………………………………………………………………………….12

2-4-6- مهار انتهایی……………………………………………………………………………………………13

2-5- مزایای بتن پیش تنیده………………………………………………………………………………….14

2-5-1- مزایای معماری………………………………………………………………………………………14

2-5-2- مزایای سازه ای……………………………………………………………………………………..15

2-5-3- مزایای اقتصادی…………………………………………………………………………………….16

2-6- روشهای پیش تنیدگی………………………………………………………………………………..16

2-6-1- بتن پیش کشیده (Pre-tensioned concrete) ……………………………………………16

2-6-2- بتن پس کشیده (Post-tensioned concrete) …………………………………………..18

2-6-2-1- انواع بتن پس کشیده………………………………………………………………………….19

2-6-2-1-1- روش دارای پیوستگی (Bonded) ……………………………………………………19

2-6-2-1-2- روش غیرپیوسته……………………………………………………………………………20

2-6-2-1-3- مقایسه سیستم های با و بدون پیوستگی………………………………………………22

2-7- موارد کاربرد پس کشیدگی………………………………………………………………………..22

2-7-1- دال های بتنی پس كشيده………………………………………………………………………..23

2-7-2- طراحی و اجرای پلها……………………………………………………………………………. 23

2-7-3- طراحی و اجرای مخازن، سيلوها و پوسته ها ……………………………………………….24

2-7-4- صفحات انتقال بار………………………………………………………………………………… 24

2-7-5- فونداسيون های پس كشيده و دالهای روی زمين………………………………………….24

2-7-6- مهار خاك…………………………………………………………………………………………..24

2-7-7- كاربردهای ويژه……………………………………………………………………………………24

2-8- حوادث مرتبط با بتن پس کشیده………………………………………………………………….24

فصل سوم: بتن خودمتراکم

3-1- مقدمه……………………………………………………………………………………………………27

3-2- تاریخچه………………………………………………………………………………………………..27

3-2-1- تاریخچه بتن خود تراکم در ایران……………………………………………………………28

3-3- دیدگاه کلی……………………………………………………………………………………………28

3-4- مواد تشکیل دهندة بتن خودمتراکم………………………………………………………………30

3-4-1- سنگدانه ها (استاندارد EN12620) ………………………………………………………….30

3-4-2- سیمان (استاندارد EN1197) ………………………………………………………………….30

3-4-3- مواد مضاف…………………………………………………………………………………………31

3-4-4- فيبر…………………………………………………………………………………………………….32

3-4-5- مواد افزودنی………………………………………………………………………………………..32

3-4-6- آب مخلوط (استاندارد EN1008) …………………………………………………………..32

3-5- مزایای استفاده ازبتن خودمتراکم………………………………………………………………….32

3-6- ملاحظات و ویژگی ها ی خاص بتن خودمتراکم…………………………………………….34

3-7- خصوصيات ويژه بتن خود تراکم………………………………………………………………….35

3-7-1- روانی………………………………………………………………………………………………….35

3-7-2- توان عبور…………………………………………………………………………………………….35

3-7-3- مقاومت در برابر جدا شدگي……………………………………………………………………35

3-7-4- لزجت (ويسکوزيته) ………………………………………………………………………………35

3-8- مقایسه خزش در بتن معمولی و خودمتراکم…………………………………………………….36

3-8-1- علل ایجاد خزش……………………………………………………………………………………36

3-8-2- بتن خودمتراکم و خزش………………………………………………………………………….36

3-8-3- مقایسه نتایج خزش در بتن معمولی و بتن خود متراکم……………………………………36

3-9- بتن‌های ابداعی (بتن با مقاومت بالا) ………………………………………………………………37

3-10- خواص بتن با مقاومت بالا و موارد کاربرد آن………………………………………………..37

3-11- ﻣﺰﻳﺖ ﻫﺎی اﺳﺘﻔﺎده از ﺑﺘﻦ با مقاومت بالا………………………………………………………..39

3-12- ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎی ﻣﻮﺛﺮ ﺑﺮای ﺗﻮﻟﻴﺪ ﺑﺘﻦ ﺑﺎ ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺑﺎﻻ……………………………………………….40

3-12-1- ﻧﻘﺶ ﻧﻮع ﺳﻴﻤﺎن…………………………………………………………………………………..40

3-12-2- ﻧﻘﺶ ﺳﻨﮕﺪاﻧﻪ ﻫﺎ…………………………………………………………………………………..40

3-12-3- ﻧﻘﺶ ﻣﻮاد اﻓﺰودﻧﻲ………………………………………………………………………………..42

3-12-4- ﻧﻘﺶ ﻣﻮاد ﺟﺎﻳﮕﺰﻳﻦ ﺳﻴﻤﺎن…………………………………………………………………….42

فصل چهارم: مروری بر نتایج آزمایشگاهی

-1- مقدمه………………………………………………………………………………………………………..45

4-2- مراحل اجرا……………………………………………………………………………………………….45

4-2-1- کاربرد بتن خودمتراکم درتکنولوژي پيش تنيدگي………………………………………..45

4-2-1-1- بررسي هاي اوليه طرح…………………………………………………………………………45

4-2-2- مراحل اجرائي و ساخت تير ها…………………………………………………………………..46

4-2-2-1- بار زنده…………………………………………………………………………………………….46

4-2-2-2- بارمرده……………………………………………………………………………………………..47

4-2-3- طراحي تير…………………………………………………………………………………………….47

4-2-3-1- طرح خمشي تير………………………………………………………………………………….48

4-2-3-2- طرح براي برش ………………………………………………………………………………….48

4-3- نصب کرنش سنجهاي الکتريکي روي فولادهاي پيش تنيده و معمولي و نصب کرنش سنجهاي مکانيکي روي سطح بتن تيرها…………………………………………………………………….50

4-4- بارگذاري تير T شکل پيش تنيده داراي بتن خودمتراکم……………………………………..50

فصل پنجم: کالیبره کردن مدل در آباکوس

-1- مقدمه…………………………………………………………………………………………………………53

5-2- تاریخچه……………………………………………………………………………………………………53

5-3- بخش‌های آباکوس………………………………………………………………………………………54

5-4- مبانی نرم‌افزار آباکوس…………………………………………………………………………………55

5-4-1- مرحله پیش پردازش (Abaqus/CAE) ………………………………………………………55

5-4-2- مرحله پردازش (Abaqus Standard/Explicit) ………………………………………….55

5-4-3- مرحله پس پردازش (Abaqus/Viewer) ……………………………………………………55

5-5- مدول های موجود در نرم افزار آباکوس………………………………………………………….55

5-5-1- مدول Part…………………………………………………………………………………………….55

5-5-2- مدول Property……………………………………………………………………………………..58

5-5-2-1- مشخصات مصالح………………………………………………………………………………..59

5-5-2-1-1- بتن………………………………………………………………………………………………..59

5-5-2-1-1-1- مدلسازی رفتار فشاری بتن……………………………………………………………..59

5-5-2-1-1-2- مدلسازی رفتار کششی بتن……………………………………………………………..59

5-5-2-1-2- فولادهای مسلح کننده……………………………………………………………………….60

5-5-2-1-3- رشته های فولادی پیش تنیده………………………………………………………………60

5-5-3- مدول Assembly…………………………………………………………………………………….61

5-5-4- مدول Step……………………………………………………………………………………………..61

5-5-5- مدول Interaction……………………………………………………………………………………63

5-5-5-1- قیود……………………………………………………………………………………………………64

5-5-6- مدول Load…………………………………………………………………………………………….64

5-5-6-1- مدل‌سازی نواحی تکیه‌گاهی و بارگذاری………………………………………………….65

5-5-7- مدول Mesh…………………………………………………………………………………………..66

5-5-7-2- مدل‌سازی میلگردهای خمشی………………………………………………………………..68

5-5-7-3- مدل‌سازی میلگردهای برشی………………………………………………………………….69

5-5-7-4- المان مورد استفاده……………………………………………………………………………….69

5-5-8- مدول Job………………………………………………………………………………………………70

5-5-9- مدول Visualization………………………………………………………………………………70

فصل ششم: مقایسه و ارزیابی نتایج

6-1- مقدمه……………………………………………………………………………………………………….72

6-2- بررسی کيفی رفتار تيرها در مراحل مختلف بارگذاری……………………………………….72

6-2-1- بررسی رفتار تيرها در مرحله انتقال نيروي پيش تنيدگی ………………………………….72

6-2-2- بررسی رفتار تيرها در اولين بار ترک خوردگي……………………………………………..73

6-2-3- بررسی رفتار تيرها در مرحله سرويس ………………………………………………………….74

6-2-4- بررسی رفتار تيرها در ناحية غير خطی…………………………………………………………..74

6-2-5- بررسی رفتار تيرها در بار جاری شدن……………………………………………………………75

6-2-6- بررسی رفتار تيرها در بار نهايی……………………………………………………………………75

6-3-  بررسی کمی رفتار تيرها ………………………………………………………………………………76

6-3-1- بيان شكل پذيري…………………………………………………………………………………….76

6-3-2- اهميت شكل پذيري ………………………………………………………………………………..77

6-3-3- روشهاي تعريف شكل پذيري ……………………………………………………………………78

6-3-4- بررسی رفتار بار- خيز و شکل پذيری جابجايی تيرها در مقطع وسط………………….80

6-3-5- بررسی شکل پذيری بر اساس انرژی جذب شده…………………………………………….81

6-3-6- بررسی رفتار بار-کرنش………………………………………………………………………….. 83

6-4- بررسی الگوی ترک خوردگی در مراحل مختلف بارگذاری……………………………….83

6-5- جمع بندی و مقايسه نتايج……………………………………………………………………………..84

فصل هفتم: نتیجه گیری و پیشنهادات

7-1- مقدمه………………………………………………………………………………………………………87.

7-2- نتیجه گیری و جمع بندی کلی………………………………………………………………………87

فصل هشتم: منابع و مراجع

 

 

فهرست اشکال

عنوان                                                                                                                           صفحه

شکل 2-1: بتن مسلح ترک خورده تحت بارگذاری، بتن پیش تنید قبل و بعد از بارگذاری…..9

شکل 2-2: منحنی تنش کرنش فولاد پیش تنیدگی……………………………………………………..10

شکل 2-3:  کابل پیش تنیدگی………………………………………………………………………………..11

شکل 2-4: جک و پمپ مورد استفاده در پیش تنیده ها……………………………………………….12

شکل 2-5: سیستم انکوریج…………………………………………………………………………………….13

شکل 2-6: سیستم گوه…………………………………………………………………………………………..13

شکل 2-7: مراحل تولید دال مجوف  (Hallow-core) ……………………………………………….18

شکل 2-8 : مرحله جک زدن  Hallow-core……………………………………………………………18

 شکل 2-9: مراحل انبار کردن  Hallow-core…………………………………………………………..18

شکل 2-10: تیر پس کشیده…………………………………………………………………………………..19

شکل 2-11: سقف ساختمان پس کشیده…………………………………………………………………20

شکل 2-12: سقف ساختمان های پس کشیده به روش بدون پیوستگی………………………….21

شکل 4-1: طريقه بارگذاري تير با استفاده از آئين نامه پل ايران و کاميون استاندارد…………46

شکل 4-2: سطح مقطع تيرهاي الف- PSCC1 و ب- PSCC2…………………………………..48

شکل 4-3: جزئيات اجرائي خاموت هاي تير هاي PSCC1 و PSCC2………………………… 49

شکل 4-4: موقعيت قرار گيري بار چرخ هاي کاميون و محل نصب کرنش سنج ها…………50

شکل 4-5: نماي طولي تير و موقعيت کرنش مکانيکي نصب شده روي سطح تيرهاي PSCC1 و PSCC2……………………………………………………………………………………………………………50

شکل5-1: سطح مقطع تيرهاي الف- PSCC1 و ب- PSCC2……………………………………56

شکل5-2: جزئيات اجرائي خاموت هاي تير هاي PSCC1  و PSCC2…………………………57

شکل5-3: تیرمدل شده در اباکوس…………………………………………………………………………..58

شکل 5-4: شبکه میلگرد ایجادشده در نرم افزار………………………………………………………….58

شکل 5-5: منحنی تنش-کرنش فولادهای مسلح کننده………………………………………………..60

شکل 5-6: منحنی تنش-کرنش کابل های پيش تنيده…………………………………………………..61

شکل 5-7: شرایط تکیه گاهی و جابجایی ایجاد شده در تیر…………………………………………..66

شکل 5-8: المان هشت گرهی 3D STRESS…………………………………………………………….69

شكل6-1: نمودار رفتار اعضاء شكل پذير و ترد ………………………………………………………….77

شکل 6-2:  رفتار بار- خيز تير  pscc1 در مقطع وسط بر اساس نتايج آزمايشگاهی و مدل سازی Abaqus ……………………………………………………………………………………………………………..82

شکل 6-3: رفتار بار- خيز تير  pscc2 در مقطع وسط بر اساس نتايج آزمايشگاهی و مدل سازی Abaqus……………………………………………………………………………………………………………..83

شکل6-4: نماي ترک خورده تير  PSCC1(آزمایشگاهی) …………………………………………..83

شکل 6-5: نماي ترک خورده تير  PSCC1 (نرم افزار آباکوس) …………………………………..83

شکل 6-6:  نماي ترک خورده تير PSCC2  (نرم افزار آباکوس) ………………………………….84

شکل 6-7:  نماي ترک خورده تير PSCC2  (آزمایشگاهی) ………………………………………..84

 

 

 

 

 

فهرست جداول

عنوان                                                                                                         صفحه

جدول 2-1:  استاندارد ASTM A 416……………………………………………

جدول 2-2: فولاد های پیش تنیده بر اساس استاندارد BS 5896…………………………………..

جدول 3-1: روشهاي مختلف پيشنهادي آزمايش SCC در فاز خمیری……………………………..34

جدول 5- 1: حداکثر و حداقل مقاومت کششی بتن برای مقادیر مختلف مقاومت فشاری………59

جدول 5-2: خصوصيات آزمايشگاهي کابل هاي هفت تائي مورد استفاده………………………….60

جدول 6-1: مقایسه خيز منفی تيرها بر اساس نتايج حاصل از مدل سازی Abaqus، Ansys و آزمايشگاهی………………………………………………………………………………………………………….73

جدول 6-2: مقایسه بار ترک خوردگی تيرها بر اساس نتايج مدل سازی Abaqus، Ansys و آزمايشگاهی………………………………………………………………………………………………………….73

جدول 6-3: مقایسه خيز مرحله سرويس تيرها بر اساس نتايج  مدل سازی Abaqus، Ansys و آزمايشگاهی…………………………………………………………………………………………………………74

جدول 6-4: مقایسه بار جاری شدن تیرها بر اساس نتايج مدل سازی Abaqus، Ansys و آزمايشگاهی…………………………………………………………………………………………………………75

جدول 6-5: مقایسه بار نهایی تیرها بر اساس نتايج مدل سازی Abaqus،Ansys  و آزمايشگاهی76

جدول 6-6: مقایسه خيز نهائی تيرها بر اساس مدل سازی Abaqus ، Ansys و آزمايشگاهی…76

جدول6-7: مقایسه جابجايی در بار جاری شدن، بار نهايی و شکل پذیری تيرها در مقطع وسط بر اساس نتايج آزمايشگاهی و مدل سازی Ansys……………………………………………………………80

جدول 6-8: مقایسه جابجايی در بار جاری شدن، بار نهايی و شکل پذیری تيرها در مقطع وسط بر اساس نتايج آزمايشگاهی و مدل سازی Abaqus ………………………………………………………81

جدول 6-9: مقايسه نتايج آزمايشگاهی و مدل سازی اجزا محدودی انرژی جذب شده در مقطع وسط تيرها………………………………………………………………………………………………………….82