ارائه ی مدل بزرگ مقیاس ناهمسانگرد به منظور تحلیل غیرخطی دیوارهای بنایی

ارزیابی عملکرد سازه های بنایی در نتیجه بارگذاری جانبی، به دلیل رفتار شکننده و ناهمسانگرد اجزای آن ها از پیچیده ترین و مهم ترین مسائل غیرخطی به شمار می رود. در ادبیات فنی برای مدلسازی عددی این گونه سازه ها، دو روش ریزمدلسازی و درشت مدلسازی پیشنهاد شده که در تحلیل سازه های با ابعاد بزرگ، روش درشت مدل به دلیل سهولت آن در فرآیند مدلسازی و تحلیل، از کاربرد بیشتری برخوردار است. تاکنون مدل های توسعه یافته معدودی به منظور به کارگیری این روش پیشنهاد شده که از آن جمله می توان به مدل پلاستیسیته رانکین- هیل اشاره کرد. این مدل با وجود عملکرد نسبتاً مناسب در پیش بینی رفتار دیوارهای بنایی، به دلیل مشکلاتی نظیر؛ عدم اعمال کاهش سختی در چرخه های بارگذاری، باربرداری و بارگذاری مجدد و ضعف در ارزیابی عملکرد نمونه های با سربار زیاد چندان مطلوب نمی باشد. مشکلات همگرایی نیز از دیگر معایب این مدل است. در این رساله، برمبنای توسعه ی مدل رانکین- هیل به کمک مدل پلاستیک- خرابی لی و فنوز و با در نظر گرفتن موارد عنوان شده، مدل جامع پلاستیک- خرابی ناهمسانگردی در فضای تنش مسطح پیشنهاد شده که علاوه بر داشتن ویژگی های ناهمسانگرد مدل رانکین- هیل از مشخصه های خرابی مدل لی و فنوز نیز برخوردار است. به منظور به کارگیری مدل پیشنهادی، برنامه ی جامعی (شامل: پیش پردازنده، پردازنده و پس پردازنده) برمبنای روش اجزای محدود نوشته شد که در حل محلی نگاشت بازگشتی آن از مدل پیشنهادی استفاده شده است. راست آزمایی این برنامه و مدل پیشنهادی، به کمک مجموعه ای از نمونه های تک المان و نمونه های ترکیبی (تشکیل یافته از چندین المان) در شرایط مختلف بارگذاری انجام شده است. همچنین به منظور سرعت بخشی و بهبود روند همگرایی برنامه، فرآیند نگاشت بازگشتی براساس روشی تحت عنوان روش ذوزنقه ای توسعه داده شد. جهت ارزیابی عملکرد مدل در شناسایی رفتار ناهمسانگرد مصالح بنایی به ویژه در ترکیبات تنش، نمونه های پانل قطری مصالح بنایی در زوایای مختلف بند ملات به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت که علاوه بر نمونه های عنوان شده، مجموعه ای از آزمایش های استاندارد نیز بر روی اجزای مصالح بنایی انجام شده است. نتایج آزمایش های صورت گرفته برروی نمونه های مصالح بنایی با زوایای متفاوت بند ملات نشان داده است که با افزایش زاویه بند ملات از صفر تا 45 درجه نسبت‎ به امتداد بارگذاری، مشخصه های مکانیکی مصالح بنایی شامل؛ مقاومت فشاری، مقاومت کشش قطری و مدول الاستیک برشی کاهش می یابد. درخصوص مدول الاستیسیته فشاری بیشترین و کمترین مقدار به ترتیب در نمونه های با زاویه بند ملات صفر و 5/22 درجه می باشد. همچنین نتایج به دست آمده از راست آزمایی برنامه و مدل پیشنهادی در نمونه‎ های تک المان و ترکیبی، حاکی از عملکرد مناسب آن در ارزیابی رفتار نمونه های با بارگذاری چرخه ای و یکنوا است. به طوری که در بارگذاری چرخه ای، روند کاهش مقادیر سختی و در بارگذاری یکنوا در نمونه های با سربار زیاد، عملکرد مدل پیشنهادی در مقایسه مدل رانکین- هیل بسیار مطلوب ارزیابی می شود. همچنین شبیه سازی نمونه های پانل قطری آزمایش شده برای زوایای مختلف بند ملات، به خوبی قابلیت مدل را در شناسایی رفتار ناهمسانگرد مصالح بنایی نشان می دهد.