تهیه مدل رفتاری واحدهای آجرکاری معمول در ساختمانهای بنایی جهت استفاده در تحلیلهای دینامیکی

مصالح بنایی یکی از قدیمی ترین مصالح مورد استفاده در ساختمان سازی است. فراوانی، سازگاری با اکثر شرایط آب و هوایی، عدم نیاز به نیروی متخصص در ساخت و دوام و پایداری مصالح بنایی از جمله دلایلی است که موجب شده این مصالح پیوسته درساخت-وسازها مورد توجه قرار گیرد. بخش عظیمی از ساختمان های موجود در ایران و بسیاری از نقاط جهان از مصالح بنایی ساخته شده است. با این وجود، درک و دانش مهندسان سازه نسبت به رفتار این نوع سازه ها کافی نیست و کماکان تحقیقات بیش تر به منظور شناخت صحیح رفتار مصالح بنایی به عنوان یک ضرورت مطرح است. این ضرورت در کشور ما که بر روی کمربند زلزله واقع شده و ساکنان ساختمان های بنایی آن طی زلزله های اخیر خسارات جبران ناپذیری را متحمل شده اند، بیش از سایر نقاط حس می شود. در آنالیز رفتار سازه ها پیش از هر چیز به یک مدل رفتاری که توانایی شبیه سازی رفتار مصالح را داشته باشد نیاز است. بدیهی است همواره ارائه ی یک مدل ساختاری دقیق امکان پذیر نیست زیرا که در نظر گرفتن کلیه ی متغیرهای طبیعی دخیل غیرممکن است. این موضوع در مورد مصالح بنایی نسبت به دیگر مصالح موجود، هم چون بتن و فولاد، مصداق بیش تری دارد. پیچیدگی های رفتار مکانیکی مصالح بنایی از یک سو و عدم دسترسی به پارامترهای مادی اجزاء تشکیل دهنده ی آن از سوی دیگر گواه این مطلب است. ارائه ی یک مدل رفتاری که توانایی پیش بینی خواص هیسترزیس مصالح را داشته باشد باز هم از ارائه ی مدل رفتاری منوتونیک دشوار تر بوده و نیازمند شناخت دقیق رفتار مصالح در حالات مختلف بارگذاری تناوبی است. در این تحقیق تلاش شده است با استفاده از نتایج آزمایش های سیکلیک موجود یک مدل رفتاری منوتونیک به یک مدل رفتاری تناوبی توسعه داده شود. مدل رفتاری منوتونیک بر پایه ی مفاهیم پلاستیسیته فرمول بندی شده و توسط دو سطح تسلیم، از نوع رانکین و هیل به ترتیب در شکست کششی و فشاری، قابلیت مدل سازی رفتار سخت شونده و نرم شونده ی مصالح را دارد. بر اساس این مدل رفتاری، مصالح بنایی یک ماده ی همگن و غیرایزوتروپ در نظر گرفته می شود که در هر یک از دو راستای اصلی ماده (موازی و عمود بر درزه های خوابیده) رفتاری متفاوت از راستای دیگر نشان می دهد. در توسعه ی مدل منوتونیک به سیکلیک و در داخل سطح تسلیم از مفهوم کرنش معادل استفاده شده به طوری که بتوان از روابط تک محوری تنش-کرنش در تعیین مسیرهای باربرداری و بارگذاری مجدد کمک گرفت. مسیرهای باربرداری و بارگذاری مجدد در کشش به صورت یکسان و با یک خط تعریف شده اند. در فشار، مسیر باربرداری غیرخطی و بارگذاری مجدد خطی در نظر گرفته شده و فرضیه ی باربرداری و بارگذاری مجدد الاستیک خطی برای مولفه ی برشی پذیرفته شده است. مدل رفتاری سیکلیک توسعه داده شده در یک نرم افزار اجزاء محدود که قابلیت برنامه نویسی را داشته پیاده شده و اعتبار آن در مقایسه با داده های آزمایشگاهی موجود سنجیده شده است. نتایج حاکی از آن است که این مدل رفتاری توانایی پیش بینی ویژگی-های منحنی هیسترزیس از جمله کاهش سختی و مقاومت، کرنش پسماند در تنش صفر، باز و بسته شدن ترک ها و اتلاف انرژی طی سیکل های متوالی بارگذاری-باربرداری را تا حد قابل قبولی دارد و می تواند در مدل سازی مصالح بنایی به روش ماکرو به کار گرفته شود.