بررسی پدیده وابستگی مش در تحلیل غیرخطی اعضای بتن‌آرمه تحت اثر انفجار

نوع مقاله: مقاله عمران

نویسنده

دانشگاه آزاد اسلامی سمنان

چکیده

اگرچه داده‌های آزمایشگاهی اطلاعات ارزشمندی را در خصوص رفتار اعضای بتن‌آرمه و پاسخ پسماند آنها ارائه می‌دهند، اما این آزمایشات چه به صورت مقیاس‌شده و چه در مقیاس واقعی از یک سو پرهزینه و وقت‌گیر بوده و از سوی دیگر، روندهای ارائه‌شده در طراحی و بررسی رفتار اعضا تحت اثر انفجار در دسترس نمی‌باشد. در حال حاضر، با استفاده از روش تحلیل اجزاء محدود غیرخطی، با یک زمان و هزینه کمتر، می‌توان پاسخ کامل اعضای بتن‌آرمه را تحت هرگونه شرایط بارگذاری از جمله انفجار بدست آورد. ظرفیت باربری یک عضو بتن‌آرمه وابسته به اندازه المان و نوع مش‌بندی گفته می‌شود هنگامی که مقادیر تخمینی وابسته به اندازه عضو باشند. در حقیقت وابستگی مقدار بار گسیختگی به اندازه المان به آزاد شدن انرژی الاستیک ذخیره‌شده به سبب انتشار ترک که نهایتا منجر به گسیختگی برشی تیر بتن‌آرمه می‌گردد، نسبت داده می‌شود. هدف اصلی این تحقیق بررسی اثر اندازه المان در تحلیل غیرخطی اعضای بتن‌آرمه و دستیابی به پاسخ این سئوال می‌باشد که رفتار اعضای بتن‌آرمه تحت اثر انفجار آیا وابسته به اثرات ابعاد المان می‌باشد یا خیر. این هدف با مقایسه مقادیر آزمایشگاهی و نتایج مدلسازی عددی و پیش‌بینی‌شده دنبال می‌شود. نتایج حاصل از تحلیل‌ها نشان می‌دهند که اجزاء مربعی منجر به نتایج نزدیک‌تر به واقعیت می‌شوند. بطور مثال، شبکه‌بندی مربعی با 7 درصد خطا در مقاومت نهایی و شکل‌پذیری در قیاس با نمونه آزمایشگاهی نزدیک‌ترین پاسخها را ارائه نموده است. همچنین بررسی در مورد ابعاد بهینه شبکه بیانگر آن است که یک اندازه مشخصه 25 میلیمتر برای اعضای بتن‌آرمه، مناسب‌ترین گزینه است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Mesh dependency phenomenon in the nonlinear behavior of RC members under the blast loading

نویسنده [English]

  • Alireza Mortezaei

1. Magnusson, J., Hallgren, M. (2004). Reinforced high strength concrete beams subjected to air blast loading." Structures under Shock and Impact VIII, Crete, Greece, 53-62.
2. Chopra, A. K. (2001). Dynamics of Structures: theory and applications to earthquake engineering, Prentice Hall, Upper Saddle River.
3. Shope, R.L. (2006). Response of wide flange steel columns subjected to constant axial load and lateral blast load, Civil Engineering Department, Blacksburg, Virginia.
4. Belytschko, T., Liu, W. K., and Moran, B. (2000). Nonlinear finite elements for continua and structures, John Wiley & Sons Ltd., West Sussex.
5. Pandey, A.K., Kumar, R., Paul, D.K., Trikha, D.N. (2006). Non-linear response of reinforced concrete containment structure under blast loading, Nuclear Engineering and design, 236(9): 993-1002.
6. Army, D. o. t. (1990). Structures to resist the effects of accidental explosions, Army Technical Manual 5-1300/Navy Publication NAVFAC P-397/Air Force Manual (AFM) 88-22 (TM 5-1300), Washington, D.C.
7. Bazant, Z. P., Belytschko, T.B. (1985). Wave propagation in a strain-softening bar: exact solution. Journal of Engineering Mechanics, 111(3), 381.
8. Hillerborg, A., Modeer, M., Peterson, P. (1976). Analysis of crack formation and crack growth in concrete by means of fracture mechanics and finite elements. Cement Concrete Res., 6, 773-782.
9. Chen, G., Baker, G. (2003). Influence of bond slip on crack spacing in numerical modeling of reinforced concrete. Journal of Structural Engineering, 129(11), 1514.
10. Fu, H. C., Erki, M. A., Seckin, M. (1991). Review of effects of loading rate on reinforced concrete. Journal of Structural Engineering, 117(12), 3660.
11. Malvar, L. J. (1998). Review of static and dynamic properties of steel reinforcing bars. ACI Materials Journal, 95(5), 609.
12. 7. Mortezaei, A., Ronagh, H.R., Kheyroddin, A. (2010) Seismic evaluation of FRP strengthened RC buildings subjected to near-fault ground motions having fling step. Composite Structures, 92(5): 1200-1211.