مدلسازی رفتار غیرخطی سازه بنایی غیرمسلح با استفاده از الگوی چندصفحه ای

مدل سازی عددی دیوارهای آجری به طور کلی به سه دسته مدل سازی میکرو یا ریزمدلسازی و مدل سازی ماکرو یا درشت مدلسازی و المانهای ماکرو یا المان های معادل تقسیم می شوند. همانطور که می دانیم دیوار آجری یک ماده مرکب از سه جزء اصلی می باشد؛ آجر، ملات و سطح تماس آجر و ملات. در مدل سازی میکرو هر کدام از اجزاء دیوار آجری به طور جداگانه مدل سازی می شوند. هر چند که مدل سازی در این روش از دقت قابل توجهی برخوردار است، اما از نظر حجم محاسبات و شیوه مدل سازی، بسیار پیچیده است و برای مدل سازی در ابعاد بزرگ کاربردی ندارد. در مدل سازی ماکرو ، دیوار آجری به صورت یک ماده هموژن و یکدست، با خواص مکانیکی معادل فرض می شود. مدل سازی در این روش ساده بوده و حجم محاسبات نیز بسیار کمتر از مدل سازی میکرو می باشد. در روش سوم از یکسری المان های معادل به جای مدلسازی کل دیوار استفاده میشود. دو روش اخیر به دلیل سادگی و سرعت و طبیعتاً دقت کمتر در مقایسه با روش اول، معمولاً برای مدل سازی در ابعاد بزرگ به کار برده می شود. از جمله روش های عددی به کار رفته جهت مدل سازی عددی دیوارهای آجری نیز می توان به روش های اجزاء محدود و اجزاء مجزا اشاره کرد. بسیاری از مدلهای عددی ارائه شده در این زمینه نیاز به پارامترهای متعددی دارند که لازمه داشتن آنها انجام آزمایشهای غیرمتعارف و پرهزینه است و اجرای آن نیز نیاز به مهارت محاسباتی زیادی دارد، در این پایان نامه سعی شده یک مدل ماکرو با استفاده از نتایج تست های ساده و متعارف آزمایشگاهی برای ارزیابی دیوار بنایی غیرمسلح ارائه گردد. در واقع با داشتن نمودار تنش-کرنش یک منشور بنایی و خواص معمولی مانند مدول الاستیسیته و نسبت پواسون بنایی، قادر خواهیم بود رفتار غیرخطی یک دیوار بنایی را مدلسازی کنیم. این ایده برگرفته از روش تحلیل سازه های بتنی و فولادی است که با داشتن مقاومت فشاری یک استوانه بتنی یا تنش تسلیم فولاد از آزمایش کشش تک محوری انجام میگیرد، رفتار بنایی غیر ایزوتروپیک است و در گذشته مدلهایی ارتوتروپیک برای مدلسازی آن در مقیاس ماکرو ارائه شده، ولی به دلیل نیاز به پارامترهای فراوان و پیچیده بودن آن، این مدل ها زیاد مورد استقبال قرار نگرفتند، برای رفع این نواقص یعنی ساده کردن تحلیل و در عین حال بالا بردن دقت آن در این تحقیق از یک ابتکار جدید جهت تحلیل دیوار بنایی استفاده شده است و آن استفاده از مدل چندصفحه ای است که اولین بار در مطالعه رفتار خاک بکار گرفته شده است، این مدل قادر است رفتار غیرایزوتروپیک تحمیلی ماده را به صورت خود به خود پس از تسلیم در نظر بگیرد، ویژگی عمده مدل چند صفحه ای، ارائه مدل ساختاری در صفحه است و نه در فضا، و از پیچیدگی های بیش از حد مدلهای ساختاری در فضا در آن خبری نیست. اساس نظریه چندصفحه ای، تعیین ارتباط عددی بین دو حالت رفتارهای بین ذره ای (رفتارریزمقیاس) و خواص مکانیکی مهندسی (رفتاردرشت مقیاس) درقالب یک معادله ساختاری است. به عبارت دیگر، دراین حالت خواص ماده، ازویژگی هریک از اجزای سازنده آن بدست می آید و دستیابی به رفتار تنش- کرنش مصالح، با بررسی رفتاربین ذره ای نیزامکان پذیراست. این چهارچوب که دراصل کاربرد انتگرال گیری عددی درجمع آوری آثار مختلف دریک پهنه به حساب می آید، درپیش بینی رفتارمواد مرکب، بتن آرمه، نرم شدن مواد کشسان – خمیری وحتی محاسبه تغییرات ضریب نفوذپذیری خاک به تناسب تغییرشکل های خمیری در پهنه توده خاک، بکارگرفته شده است. دراین الگو چون رابطه ساختاری برای تعدادی صفحه مستقل نوشته می شود و ازطرفی این صفحه ها ازنظر درجه فعالیت، تغییرشکل خمیری، سخت شدگی وحتی گسیختگی متفاوت هستند، شکل ونزدیک ترین امتدادگسیختگی درهرسازه، قابل دستیابی است.