تحلیل غیرخطی ستون های بتن سبک

13 جولای 2019 Hadis بلوک هبلکس

تحلیل غیرخطی ستون های بتن سبک


تحلیل غیرخطی ستون های بتن سبک | بررسی رفتار غیرخطی

ستون های بتن سبک مسلح با روش های عددی که به طور همزمان

تحت اثر بارهای ثقلی و جانبی ناشی از زلزله قرار می گیرند، مستلزم

مدل سازی صحیح و بکار گیری مدل های رفتاری مناسب می باشد.

از طرفی بکار گیری نوع پالستیسیته مناسب که بصورت گسترده

یا متمرکز باشد بر روی پاسخ غیرخطی المان های سازه ای

نیز تاثیرگذاراست. نتایج به دست آمده از راستی آزمایی

نمونه آزمایشگاهی حاکی از آن است که استفاده از پالستیسیته

گسترده برای فرآیند مدلسازی مناسب بوده ولی برای درنظر

گرفتن زوال سختی و کاهش مقاومت دارای محدودیت هایی می باشد.

در حالی که استفاده از پالستیسیته متمرکز قابلیت مدلسازی برای

هرگونه زوال سختی و کاهش مقاومت را دارا می باشد.

باید اضافه نمود که در استفاده از پالستیسیته متمرکز تغییرات

سختی در مراحل بارگذاری و باربرداری دارای خطا در مقایسه با نتایج آزمایشگاهی می باشد.

باتوجه به استقرار کشور ایران در منطقه زلزله خیز استفاده

از مصالحی که در اعضای سازه ای موجب بهبود عملکرد ، باید

مورد توجه قرار گیرد. از همین رو استفاده از بتن سبک در

اعضای سازه ای به جای استفاده از بتن معمولی یکی از

این راه کار ها برای بهبود عملکرد اعضای سازه ای می باشد.

ستون ها با توجه به اینکه یکی از عناصر مهم در هر سازه ای

محسوب می شوند از همین رو شناخت رفتار ستون ها در

هنگام زلزله که به طور همزمان تحت بار محوری و جانبی

قرار می گیرند حائز اهمیت است. در این مقاله رفتار

چرخه ای ستون مسلح بتن ها مورد تحلیل غیرخطی

قرار گرفته است، در ابتدا یک نمونه آزمایشگاهی ستون

بتن مسلح معمولی به روش پالستیسیته گسترده و پالستیسیته

متمرکز در نرم افزار1مدلسازی شده و پس از کسب اطمینان

از روش مدل سازی سه ستون میانی از سه ساختمان 10

طبقه تماماً بتن معمولی، تماماً بتن سبک و سازه ای که از

بتن معمولی در ستون و از بتن سبک در تیر ها و دال ها

استفاده شده، انتخاب شده است و به صورت همزمان تحت

بار محوری و بار جانبی که بر اساس پروتکل ارائه شده

در FEMA461 استفاده شده است، قرار گرفته و رفتار

چرخه ای آنها مدلسازی گردیده. نتایج نشان می دهد که رفتار

ستون با بتن معمولی در سازه ای تماماً بتن معمولی و سازه ای

که به صورت ترکیبی از بتن سبک و معمولی استفاده شده است

از نظر مقاومت و شکل پذیری مشابه یکدیگر هستند و ستونی

که از سازه تماما بتن سبک انتخاب شده است از نظر مقاومت و

سختی کمتر از دو ستون دیگر است ولی از نظر

شکل پذیری مانند دو ستون دیگر می باشد.

مدلسازی برای تحلیل غیر خطی

مدل پالستیسیته متمرکز:

مدل پالستیسیته متمرکز یکی از ساده ترین و قدیمی ترین روش

مدل سازی اعضای سازه ای بتن مسلح می باشد این مدل در

دسته بندی مدل های بزرگ مقیاس قرار می گیرد که برای

اولین بار مدل تک عضوی توسط گیبرسون ارائه شد. این مدل

به صورت یک عضو الاستیک که در دو انتهای آن دو فنر

دورانی غیر خطی قرار گرفته، در نظر گرفته می شود و

در این مدل فرض می شود که تمام تغییر شکل های غیر خطی

عضو در این فنرها متمرکز می شود. با توجه به اینکه تغییر

شکل های غیر خطی انتهای عضو وابسته به ممان دو انتهای

عضو می باشد می توان هر مدل چرخه ای ممان – دوران دلخواهی اختصاص داد.

مدل پالستیسیته گسترده:

این مدل در دسته بند ی مدلها ی کوچک مقیاس قرار می گیرد.

در این مدل مطابق هر مقطع به تارها یالایه  های فولادی و

بتنی تقسیم شده که برای توصیف رفتار تار های بتنی و فولادی در

جهت طولی عضو از روابط تنش – کرنش تک محوری استفاده

می شود. در این مدل از فرضیه های تئوری تیر ناویر برنولی

استفاده می شود که باعث کاهش معادلات برای حل سیستم

می شود و از طرف دیگر با استفاده از فرض تک محوری بودن

میدان تنش-کرنش، سرعت انتگرال گیری افزایش می یابد.