تحلیل غیرخطی حجم محدود سازه های بتنی به روش ترک پخشی

پیدایش و گسترش ترک و یا خردشدگی می تواند رفتار و پایداری سازه را به شدت دست خوش تغییر نماید، لذا توجه به این پدیده ی مخرب خصوصاً در سازه های نیمه تردی چون بتن، از اهمیتی بسیار برخوردار است. پژوهش حاضر تلاش می کند که به کمک روش عددی گلرکین-جم محدود و ترکیب آن با مفاهیم ترک پخشی دوار ، ناپیوستگی های ایجاد شده در میدان جابجایی و کرنش را که از آسیب دیدگی بتن ناشی می شود، در فضای دوبعدی شبیه سازی نماید. در این مسیر، با توجه به تغییرات غیرخطیِ رفتار دوبعدی بتن در فشار و کشش به علاوه ی ماهیت آسیب در این ماده (که می تواند ترک خوردگی و یا خردشدگی را شامل شود)، از دو دسته منحنی تنش-کرنش غیرخطی استفاده می گردد. منحنی های به کار برده شده در پژوهش پیش رو که به کمک مفاهیم کرنش معادل و مقاومت لحظه ای ماده تشکیل می شوند، ممکن است به صورت موضعی مورد استفاده قرار گیرند. در شرایط فشاری، این رفتار غیرخطی شامل سه بخش ارتجاعی خطی، سخت شونده ی غیرخطی و سپس نرم شونده ی غیرخطی است، در حالی که در شرایط کششی تنها دو بخش ارتجاعی خطی و نرم شونده ی خطی جهت مدل سازی بتن آسیب دیده به کار گرفته می شوند. در کار حاضر، فرآیند یاد شده با منظور نمودن فنون مناسب جهت شبیه سازی رفتار غیرخطی بتن در بخشی از نرم افزار nasir که جهت حل معادلات دوبعدی ارتجاعی خطی تعادل کاشی به روش گلرکین-حجم محدود توسعه یافته بود، انجام پذیرفت. دقت و کارایی مدل عددی توسعه یافته به کمک چند آزمون دارای نتایج در دسترس، مورد سنجش قرار گرفت. ابتدا صحت کاربری نرم افزار در اختیار قرار گرفته که اصلاحاتی بر روی آن اعمال شد، در شبیه سازی خطی یک آزمون شاهد ارزیابی گردید و سپس شبیه سازی غیرخطی فشار تک بعدی و شبیه سازی غیرخطی ترکیب فشار و کشش دوبعدی در بتن مورد ارزیابی قرار گرفت. تأثیر استفاده از اجزاء درشت و ریز به علاوه ی شبکه بندی باساختار و بی ساختار در مقایسه با نتایج تحلیلی و آزمایشگاهی آزمون های مورد استفاده، مواردی است که در فرآیند ارزیابیِ دقت و کارایی مدل پیشنهادی بدان پرداخته شد. در نهایت کاربرد مدل واسنجی شده در شبیه سازی عددی رفتار یک مسئله ی واقعیِ سازه ی بتنی همچون سد کوینا تحت بار هیدرودینامیک ثابت به نمایش گذاشته شد.