عنوان پایان‌نامه
مطالعه عددی رفتار بتن‌های الیافی توانمند بارگذاری شده به صورت سه محوری با مدل‌های رفتاری موجود
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - سازه‌های هیدرولیکی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1564;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 50258
- تاریخ دفاع
- ۲۹ شهریور ۱۳۹۰
- دانشجو
- پورا عربعلی
- استاد راهنما
- محمد شکرچی زاده, سیدرسول میرقادری
- چکیده
- امروزه بتن‌های توانمند به طور گسترده‌ای در زمینه مهندسی عمران و صنعت ساخت‌و‌ساز جهان به کار می‌روند تا ضمن بر‌طرف کردن نقاط ضعف بتن معمولی، ویژگی‌های سازه‌های بتنی را بهبود بخشند. استفاده از الیاف فولادی در بتن، موجب بهبود خواص بتن از قبیل شکل‌پذیری، مقاومت‌های کششی، خمشی، فشاری، مقاومت در برابر ضربه و سایش، طاقت و جذب انرژی و کنترل ترک‌خوردگی می‌شود و توانمندی بتن را تحت شرایط بارگذاری و محیطی مختلف افزایش می‌دهد. از طرفی بسیاری از سازه‌ها از‌قبیل سدها، مخازن ذخیره آب و مایعات، سکوهای دریایی، ستون‌های دور‌پیچ شده، پوسته‌ها، لوله‌های تحت فشار، سازه‌های زیر آب یا سایر المان‌هایی که تحت فشار هیدرو‌استاتیکی قرار دارند، تحت وضعیت تنش سه‌محوری قرار می‌گیرند. با توجه به کاربرد‌های مختلف بتن‌های توانمند در ساخت این‌گونه سازه‌ها و رفتار غیر‌خطی آن‌ها، مطالعه مدل‌های رفتاری و معیار‌های گسیختگی این مصالح می‌تواند کمک بسیاری در پیش‌بینی رفتار غیر‌خطی و سطح گسیختگی آن‌ها تحت تنش‌های چند‌محوری باشد، و در تحلیل و طراحی سازه‌ها به کار رود. در پایان‌نامه حاضر معیار‌های گسیختگی و مدل رفتاری مناسب برای بتن پر‌مقاومت توانمند بدون الیاف، و بتن توانمند مسلح به الیاف فولادی مطالعه می‌شود. برای کالیبراسیون معیار‌های گسیختگی و مدل رفتاری، از نتایج یک تحقیق آزمایشگاهی که در انستیتو مصالح ساختمانی دانشگاه تهران انجام شده، استفاده می‌شود. تحقیق ذکر‌شده، آزمایش‌های فشاری تک‌محوری و سه محوری بر روی بتن‌های با مقاومت بالای 75 مگاپاسکال و با درصد‌های حجمی متفاوت 0، 2، 5 و 10 درصد از الیاف فلزی انجام داده است. روابط ساختاری مدل بر اساس قوانین بنیادی تئوری پلاستیسیته نوشته شده و نتایج حاصل از آن برای بتن‌های مورد مطالعه ارایه شده است. مدل رفتاری با تابع دراکر-پراگر، با قانون جریان غیر‌متحد، و سخت‌شدگی ایزوتروپیک نتایج مناسبی را در مقایسه با نتایج آزمایشگاهی برای این بتن‌ها در بر داشته است.
- Abstract
- Development of modern civil engineering causes an urgent need to develop higher performance engineering materials possessing high strength, toughness, energy absorption, and durability. Fiber Reinforced Concrete is one of the conventional engineering materials used in several structural applications in order to enhance the structural performance under different loading combinations. Concrete elements in many structural applications are subjected to multi-axial stress states, such as dams, marine structures, plates, shells, spiral columns. Therefore it is essential to predict the nonlinear behavior of concrete materials under these loading conditions. Considering the continuously increasing usage of High Performance Concrete in construction of such structures, study of the constitutive model and failure criteria of this material is necessary to predict its nonlinear behavior and failure surface. A constitutive model may be applied in analysis and design of concrete structures. In this research, the constitutive model and failure criteria of High Strength Concrete and High Performance Fiber Reinforced Concrete have been studied. The results of an experimental study conducted in Construction Materials Institute of University of Tehran have been used for calibration of the model and failure criteria. Mentioned study investigated the behavior of concrete materials with 0%, 2%, 5%, and 10% of steel fiber volume fractions under uniaxial and triaxial compressive tests. Constitutive equations of the model have been written on the basis of incremental theory of plasticity and have been employed for these materials. Stress-strain relationships obtained from these equations were compared with experimental results. Constitutive model with Drucker-Prager failure function, nonassociated plastic flow rule, and isotropic hardening has shown good results in comparison with the experimental data. Development of modern civil engineering causes an urgent need to develop higher performance engineering materials possessing high strength, toughness, energy absorption, and durability. Fiber Reinforced Concrete is one of the conventional engineering materials used in several structural applications in order to enhance the structural performance under different loading combinations. Concrete elements in many structural applications are subjected to multi-axial stress states, such as dams, containment vessels, marine structures, plates, shells, spiral columns, and underground structures. Therefore it is essential to predict the nonlinear behavior of concrete materials under these loading conditions. Considering the continuously increasing usage of High Performance Concrete in construction of such structures, study of the constitutive model and failure criteria of this material is necessary to predict its nonlinear behavior and failure surface. A constitutive model may be applied in analysis and design of concrete structures. In this research, the constitutive model and failure criteria of High Strength Concrete and High Performance Fiber Reinforced Concrete have been studied. The results of an experimental study conducted in Construction Materials Institute of University of Tehran have been used for calibration of the model and failure criteria. Mentioned study investigated the behavior of concrete materials with 0%, 2%, 5%, and 10% of steel fiber volume fractions under uniaxial and triaxial compressive tests. Constitutive equations of the model have been written on the basis of incremental theory of plasticity and have been employed for these materials. Stress-strain relationships obtained from these equations were compared with experimental results. Constitutive model with Drucker-Prager failure function, nonassociated plastic flow rule, and isotropic hardening has shown good results in comparison with the experimental data.
