تحلیل مکانیزم شکست قاب های بتن آرمه تحت بارگذاری سیکلی با استفاده از روش اجزای محدود

کاربرد روش های اجزای محدود برای بررسی و توصیف رفتار غیرخطی سازه های بتن آرمه، به چنان مرحله ای رسیده است، که نتایج به دست آمده از این تحلیل ها، می تواند با تراز بالایی از اعتماد مورد قبول واقع گردد. زمانی که زلزله ای رخ داده و ارتعاشات لرزه ای اتفاق می افتد، حرکت زمین باعث ایجاد ارتعاش در سازه می شود، و بنابراین سازه به طور مکرر، تحت بارگذاری رفت و برگشتی قرار می گیرد. در بسیاری از موارد، استفاده از نمونه های آزمایشگاهی برای ارزیابی سازه ها تحت این شرایط سخت و پیچیده، یا از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست و یا این که اساساً ساخت نمونه ها از نظر فیزیکی غیرممکن است. بنابراین، در این شرایط باید از ابزار و روش های تحلیلی یا همان روش های شبیه سازی محاسباتی استفاده نمود. اعتبار و صحت نتایج به دست آمده از این روش ها، به مدل سازی قانون های مشخصه غیرخطی مصالح سازه های بتن آرمه(یعنی بتن و فولاد) وابسته است. شناخت و پیش بینی رفتار واقعی سازه مستلزم در دست داشتن مدل های واقعی تنش-کرنش مصالح می باشد. بنابراین، آنالیز محاسباتی سازه های بتن آرمه تحت بارگذاری دوره ای، مستلزم دسترسی به مدل های واقعی تنش-کرنش مصالح می باشد. در این تحقیق دو گروه از مدل های مربوط به رفتار دوره ای بتن، شامل مدل های براساس تئوری الاستیسیته غیرخطی و مدل های براساس تئوری پلاستیسیته مورد توجه قرار گرفته است. در زمینه مدل های براساس تئوری الاستیسیته غیرخطی، با مطالعه و بررسی برخی مهم ترین مدل های موجود، و شناخت نقاط ضعف و قوت آن ها، مدل هایی برای پیش بینی رفتار بتن در فشار، کشش و انتقال بین آن دو، پیشنهاد گردید. مقایسه مدل پیشنهادی با نتایج آزمایشگاهی، نشان دهنده تطابق خوب این مدل با داده های آزمایشگاهی می باشد. در ادامه به مدل های براساس تئوری پلاستیسیته پرداخته شد. از میان مدل های پلاستیسیته موجود از مدل hiss، استفاده گردید. مدل hiss با یک سطح تسلیم منفرد، یک مدل یکتا شده و سلسله مراتبی است، که تغییرشکل های ناشی از خزش و تغییرشکل های الاستیک، پلاستیک، ترک خوردگی های ریز که منجر به گسیختگی و شکست می شوند، را در نظر می گیرد. این مدل می تواند به طور موفقیت آمیزی برای محدوده وسیعی از مصالح مورد استفاده قرار گیرد، همچنین در فرایندهای اجزای محدود غیرخطی که برای حل محدوده وسیعی از مسائل مهندسی شامل مسائل دو و سه یعدی و مسائل بارگذاری سیکلی استفاده می شود، نیز کاربرد دارد. لذا به کمک سطح تسلیم hiss، مدلی برای پیش بینی رفتار تنش-کرنش بتن تحت فشار، کشش و انتقال بین این دو حالت برای یک نقطه تنش ارائه گردید. این مدل با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شد، نتایج نشان دهنده قابلیت مناسب این مدل در پیش بینی رفتار تنش-کرنش بتن می باشد. همچنین به منظور بررسی توانایی این مدل برای آنالیز اجزای محدود غیرخطی سازه های بتن آرمه، برنامه ای به زبان فرترن در قالب اجزای محدود نوشته شد. مقایسه این مدل با نتایج آزمایشگاهی، قابلیت و توانایی مدل ارائه شده در این تحقیق را در بررسی رفتار غیرخطی سازه های بتن آرمه نشان می دهد.