پایان نامه بررسی پاسخ دینامیکی دال بتن مسلح تقویت شده تحت اثر بار انفجار به روش اجزاء محدود

با فرمت قابل ویرایش word - بررسی پاسخ دینامیکی یک دال بتن مسلح - دال بتن مسلح تقویت شده با مصالح FRP تحت اثر بار انفجار به کمک روش اجزاء محد

عنوان:

پاسخ دینامیکی یک دال بتن مسلح  تقویت شده با مصالح FRP تحت اثر بار انفجار به کمک روش اجزاء محد

با فرمت قابل ویرایش word

تعداد صفحات: 158  صفحه

تکه های از متن به عنوان نمونه :

سازه های مقاوم در برابر انفجار

سازه های بتنی معمولا به عنوان ساختمان های محافظ مورد استفاده قرار می گیرند یکی از بحث های مهمی که در سازه های بتنی وجود دارد، چگونگی تاثیر امواج انفجاری بر روی این سازه ها، حجم تخریب آن ها بر اثر انفجار و مقدار نفوذ موج انفجاری در سازه می باشد.

ساختمان ها و سازه ها در برابر انفجاری به شکل های مختلفی تخریب و فرو می ریزد. که این امر بستگی به ویژگی های بارگذاری دارد، که مهمترین این ویژگی ها شامل:

الف) شدت و قدرت انفجار   ب) میزان فاصله انفجار تا هدف است.

این دو مشخصه تا حدود زیادی شکل مودفروپاشی و تخریب سازه را برای طراح ساختمان امن معین می کند.

معمولا انفجار های نزدیک و مماس به هدف موجب ایجاد حفره و سوراخ بر روی عنصر مربوطه و حالت تورق را دراطراف آن ایجاد می کند. این دو مکانیسم تخریب، موجب تضعیف آن قسمت شده و ناحیه مشارکت بین تورق و حفره به راحتی فرو می ریزد. قابلیت مواد و مصالح مختلف در برابر سوراخ شدن و یا حالت تورق، و در نهایت نفوذ موجب تعیین ضخامت مورد نیاز برای حفظ یکپارچگی آن المان می شود.

معمولا نوع و شکل رفتار مواد و مصالح، روش و حالت تغییر شکل و درنتیجه مود فروپاشی را تعیین می کند. برخی از مصالح و مواد از نظر مقاومت کششی بسیار ضعیف هستند و در هنگام قرارگرفتن در برابر نیروی کششی شدید که بیش از حد توان آن آماده باشد گسیخته می شود. نمونه ای از این مصالح که دارای کاربرد بسیار فراوان در ساختمان است مصالح بتنی می باشد. مقاومت کششی بتن بسیار کمتر از مقاومت فشاری آنهاست و برای رفع این نقیضه و افزایش مقاومت بتن در برابر انفجار، از آرماتور در بتن استفاده می شود. آرماتورهای فولادی باعث افزایش مقاومت برشی و مقاومت کششی بتن می شود. حال اگر میزان و قدرت انفجار بیش ازمقاومت عضو بتن مسلح شود آنگاه گسیختگی بوجود می آید.

طراحی یک قسمت برای مقاومت در برابر آثار انفجارمحلی و شدید شاید همواره کاری معقول نباشد، به خصوص وقتیکه محل دقیق انفجار مشخص نیست. بدین ترتیب باید مفهوم تخریب محدود و محلی مورد توجه قرار گیرد.

عنوان                                                                                                                                      صفحه

چکییده………………………………………………….1

فصل اول: کلیات تحقیق

1-1 مقدمه…………………………………………………………………………………………………………….   3

1-2 سازه های مقاوم در برابر انفجار …………………………………………………………………………………..4

1-3 مقاوم سازی با استفاده از الیاف مسلح پلیمری(FRP) ……………………………………..6

فصل دوم: مروری بر تحقیقات انجام شده

2-1  خلاصه ای از تحقیقات پیشین……………………………………………………………………………………8

فصل سوم:روش اجرای تحقیق

3-1 مبانی مدل سازی عددی……………………………..13

3-1-1 مقدمه……………………………………………………………………………………………………………13

3-1-2 معرفی نرم افزار Abaqus…………………………………………………………………………………….13

3-1-3  مشخصات مصالح……………………………………………………………………………………………..14

3-1-3-1 رفتار بتن…………………………………………………………………………………………………………14

        3-1-3-1-1 رفتار تک محوری بتن در فشار………………………………………………………..15

        3-1-3-1-2 رفتار تک محوری بتن در کشش……………………………………………….17

        3-1-3-1-3 سخت شدگی کششی بتن………………………………………………………..19

3-1-4 مدلسازی فولاد………………………………………………………………………………………………….21

3-1-4-1  سخت شوندگی…………………………………………………………………………………………………21

3-1-4-2  سطح تسلیم فن میسز……………………………………………………………………………………………………………23

3-1-5  مدلسازی کامپوزیت های(FRP)…………………………………………………………………………………………………..25

3-1-5-1 مدلسازی(FRP) در نرم افزار آباکوس……………………………………………………………………………………26

3-1-6  تحلیل اجزا محدود سازه های بتنی به کمک نرم افزار Abaqus……………………………………………………….27

3-1-6-1 مدل  بتن ترک خورده…………………………………………………………………………………………………………..28

3-1-6-2 مدل بتن شکننده………………………………………………………………………………………………………………….28

3-1-6-3 مدل بتن آسیب دیده پلاستیک………………………………………………………………………………………………29

         3-1-6-3-1 روابط تنش کرنش…………………………………………………………………………………………………………..30

          3-1-6-3-2 آسیب و کاهش سختی بتن………………………………………………………………………………………………32

          3-1-6-3-3 تابع تسلیم……………………………………………………………………………………………………………………..33

          3-1-6-3-4 قانون جریان…………………………………………………………………………………………………………………..36

3-1-6-4  نحوه تعریف مدل ساختاری در آباکوس…………………………………………………………………………………38

3-1-6-5  مشخصات تحلیل اجزا محدود………………………………………………………………………………………………39

3-1-6-5-1 مدل سازی دال های بتن مسلح در این تحقیق………………………………………………………………………42

3-1-6-6  روش حل مسائل…………………………………………………………………………………………………………………46

3-2 بارگذاری انفجار ومشخصات مصالح تحت اثر بار انفجار……………………………………………………………………………..47

      3-2-1 تعریف انفجار…………………………………………………………………………………………………………47

3-2-1-1 موج ضربه…………………………………………………………………………………………………………………………..49

3-2-1-2 موج فشار……………………………………………………………………………………………………………………………50

3-2-1-3 انتشار موج انفجار………………………………………………………………………………………………………………..50

3-2-2 سطح بار انفجار……………………………………………………………………………………………………………………………51

3-2-3  طبقه بندی بارهای انفجاری بر اساس مبحث 21 از مقررات ملی ساختمان………………………………………….51

3-2-4  انفجار در هوا……………………………………………………………………………………………………………………………..53

3-2-4-1 فشار مبنای انفجار( )………………………………………………………………………………………………………53

3-2-4-2 فشار دینامیکی( )……………………………………………………………………………………………………………..55

3-2-4-3 بازتاب(انعکاس) موج انفجار و فشارهای ناشی از آن……………………………………………………………….56

3-2-4-4 پارامترهای مهم موج انفجار در هوا………………………………………………………………………………………..56

3-2-5 سازه های بتن آرمه مناسب در برابر انفجار………………………………………………………………………………………58

3-2-6 مقاومت دینامیکی بتن مسلح تحت اثر انفجار…………………………………………………………………………………..59

3-2-6-1 ضریب افزایش مقاومت (SIF)……………………………………………………………………………………………..61

3-2-6-2 ضریب افزایش دینامیکی (DIF)…………………………………………………………………………………………..61

3-2-6-3 تنش تسلیم در سازه های مقاوم در برابر انفجار……………………………………………………………………….63

3-3 مدل سازی عددی و اطمینان از صحت نتایج……………………………………………………………………………………………..63

3-3-1 نمونه اول……………………………………………………………………………………………………………………………………63

3-3-1-1 آزمایش دال بتنی در اثر بار انفجار…………………………………………………………………………………………64

          3-3-1-1-1 مشخصات هندسی و مصالح دال و شرایط مرزی……………………………………………………………….64

          3-3-1-1-2بارگذاری ……………………………………………………………………………………………65

3-3-1-2 مدل سازی دال بتنی آزمایش شده در اثر بار انفجار………………………………………………………………….66

3-3-1-2-1 المان بتن مسلح و اطلاعات ورودی نرم افزار……………………………………………………………………..66

3-3-1-2-2 مشخصات مصالح……………………………………………………………………………………………………………66

3-3-1-2-2-1 مشخصات مصالح بتن………………………………………………………………………………………………….66

3-3-1-2-2-2 مشخصات مصالح آرماتور فولادی…………………………………………………………………………………68

3-3-1-2-2-2 مشخصات مصالح ((CFRP……………………………………………………………………………………….69

        3-3-1-2-3 تاریخچه بارگذاری و شرایط مرزی……………………………………………………………………………………69  

         3-3-1-2-4 شبکه بندی…………………………………………………………………………………………………………………..70

         3-3-1-2-5 نتایج تحلیل………………………………………………………………………………………………………………….70

3-3-2  نمونه دوم…………………………………………………………………………………………………………………………………74

3-3-2-1 آزمایش دال بتنی در اثر بار انفجار………………………………………………………………………………………..74

          3-3-2-1-1 مشخصات هندسی و مصالح دال و شرایط مرزی………………………………………………………………74

          3-3-2-1-2 شرایط مرزی………………………………………………………………………………………………………………..75

          3-3-2-1-3 بارگذاری……………………………………………………………………………………………………………………..76

          3-3-2-1-4 تاریخ جابه جایی………………………………………………………………………………………………………….76

3-3-2-2 مدل سازی دال بتنی آزمایش شده در اثر بار انفجار…………………………………………………………………77

3-3-2-2-1 المان بتن مسلح و اطلاعات ورودی نرم افزار…………………………………………………………………….77

3-3-2-2-2 مشخصات مصالح………………………………………………………………………………………………………….77

3-3-2-2-2-1 مشخصات مصالح بتن………………………………………………………………………………………………..77

3-3-2-2-2-2 مشخصات مصالح آرماتور فولادی……………………………………………………………………………….79

3-3-2-3  تاریخچه بارگذاری وشرایط مرزی………………………………………………………………………………………79

3-3-2-4  شبکه بندی………………………………………………………………………………………………………………………80

3-3-2-5  نتایج تحلیل……………………………………………………………………………………………………………………..81

فصل چهارم:تجزیه و تحلیل و بیان نتایج حاصل از تحقیق

4-1 مقدمه…………………………..………………………………………………………………………………………………84

4-2 بررسی تاثیر لایه چینی های مختلف FRP بر عملکرد دال ها……………………………………………………………………85

4-2-1 مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………….85

4-2-2 مدل های مورد مطالعه………………………………………………………………………………………………………………..88

4-2-3  نتایج دالهای با یک لایه دو طرفه…………………………………………………………………………………………………92

4-2-4 بررسی تنش در دال با توجه به نوع لایه چینی(FRP)…………………………………………………………………..103

4-3  بررسی تعداد لایه های در رفتار دال های مقاوم سازی شده…………………………………………………………………….104

4-3-1 مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………..104

4-3-2 بررسی دالهای با دو لایه……………………………………………………………………………………………………………105

4-3-3  بررسی نتایج مربوط به دال های با تعداد لایه های مختلف و بحث روی نتایج………………………………..112

4-4 بررسی امتداد فیبرها در میزان باربری سیستم………………………………………………………………………………………….117

4-4-1 بررسی امتداد فیبرها در لایه های سرتاسری…………………………………………………………………………………121

4-4-2 بررسی امتداد فیبرها در آرایش بهینه 20deg……………………………………………………………………………….122

فصل پنجم:بحث و تفسیر و نتیجه گیری و جمع بندی

5-1 نتایج………………………………………………………………………………………………………………………………………………..126

5-2 پیشنهادات………………………………………………………………………………………………………………………………………..128

 منابع:

منابع فارسی…………………………………………………………………………………………………………………………………………….129

منابع انگلیسی………………………………………………………………………………………………………………………………………….129

پیوست

چکییده انگلیسی ……………………………………

پایان نامه کارشناسی ارشد رشته عمران

و......