تحلیل عملکرد مدل های پیوستگی-لغزش بین بتن و FRP در مدل سازی اجزاءمحدود تیر بتن آرمه تقویت شده با ورق FRP

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی عمران دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل

2 گروه سازه و زلزله، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران

doi
10.22065/jsce.2021.226508.2119
چکیده

هدف این پژوهش آنالیز عملکرد مدل‌های مختلف پیوستگی-لغزش در پیش‌بینی رفتار تیر بتنی تقویت شده توسط ورق FRP می‌باشد. به منظور درک بهتر مکانیزم جداشدگی در تیرهای بتنی تقویت‌شده با ورق FRP، از مدل اجزاءمحدود جامعی بر پایه‌ی روش خرابی-پلاستیسیته‌ی بتن استفاده‌شده‌است. در این مدل‌سازی از المان چسبنده برای مدل‌سازی رفتارپیوستگی بین بتن و میلگرد و بتن و ورق FRP استفاده‌شده‌است. از نتایج چندین نمونه‌ی آزمایشگاهی تیر بتنی تقویت‌شده توسط ورق FRP جهت صحت‌سنجی استفاده شده‌است. با مقایسه‌ی نتایج به‌دست‌آمده از مدل اجزاء‌محدود با نتایج آزمایشگاهی توانایی بالای مدل انتخاب شده در پیش-بینی رفتار تیر به اثبات‌ رسیده‌است. توزیع دندانه‌ای کرنش‌ها در صفحات FRP ناشی از وقوع ترک‌ها در بتن می‌باشد. با ادامه بارگذاری تعداد مقاطع ترک‌خورده و بازشدگی ترک‌ها افزایش یافته و حالت دندانه‌ای منحنی‌های کرنش تشدید می‌شود. از طرفی تسلیم آرماتورهای کششی ، سبب افزایش ناگهانی کرنش در ورقFRP می‌شود. مقادیر تنش سطحی بین ورق FRP و بتن در گام‌های نهایی بارگذاری به دلیل گسترش ترک‌ها و آزاد شدن تنش‌ها در محل ترک، نوسان زیادی نشان می‌دهد. بیش‌ترین مقادیر لغزش بین بتن و FRP در نزدیکی نقاط بارگذاری‌شده روی تیر که نیروی برشی و ممان خمشی در حالت بیشینه بوده رخ می‌دهد. نتایج نیرو-تغییرمکان به‌دست‌آمده نشان‌دادند که دو مدل لو-دوخطی و لو-ساده شده در مدل‌سازی‌پیوستگی بین بتن و ورق FRP بهترین عملکرد را داشته و در محاسبه‌‌ی مقادیر بار گسیختگی به‌طور میانگین به ترتیب 3.8%و 6.1% خطا نسبت به نتایج آزمایشگاهی داشته-اند.