بررسی اثر تنش های چسبنده لبه ترک بر رفتار بار-تغییر شکل تیرهای بتن مسلح

در سه دهه اخیر پیشرفت‌های بسیار زیادی در زمینه تحلیل غیرخطی سازه‌های بتن مسلح به کمک روش عناصر محدود صورت گرفته است، اما هنوز پیش‌بینی دقیق در خصوص پاسخ تیرهای بتن مسلح در شرایط مختلف هندسه و بارگذاری، به کمک روش عناصر محدود، نیاز به تحقیقات بیشتری دارد. محققان نشان داده‌اند برای شبیه‌سازی پاسخ غیر الاستیک بتن در منطقه صدمه‌دیده نزدیک نوک ترک می‌توان از یک توزیع تنش چسبنده روی لبه‎های ترک که مایل به بستن ترک است، استفاده نمود. هدف این مقاله، بررسی عددی تاثیر تنش‌های چسبنده ترک بر رفتار بارتغییر مکان تیرهای بتن مسلح با استفاده از مدل آسیب پلاستیک و مکانیک شکست بتن است. در تحلیل عددی به‌کار رفته، رفتار غیرخطی بتن در ناحیه فشاری با استفاده از نظریه آسیب پلاستیک مدل‎سازی شده است. برای شبیه‌سازی رفتار غیرخطی بتن در ناحیه کششی و مسئله ترک‎خوردگی و گسترش ترک، از مکانیک شکست غیر خطی مبتنی بر مدل ترک چسبنده استفاده شده است. در این راستا، با استفاده از نرم‎افزار عناصر محدود آباکوس یک سری تیرهای بتن مسلح آزمایشگاهی موجود، شبیه‎سازی شده‎اند. با توجه به محدودیت‎های نرم‎افزار آباکوس در این خصوص، یک روش گام‌ به گام مورد استفاده قرار گرفته است. در روش ارائه ‌شده امکان گسترش چندین ترک چسبنده در تیر در نظر گرفته شده است. مقایسه نمودار بارتغییر مکان تیرهای بتن مسلح به‌دست‌آمده از تحلیل عددی و نتایج آزمایشگاهی هماهنگی قابل قبولی را نشان می‎دهد.

Effect of Crack Cohesive Stresses on the LoadDeformation Response of Reinforced Concrete Beams

It is well known that the behavior of concrete is extensively affected by the initiation of cracks and their propagation. Among these cracks, diagonal or shear cracks have more complicated and less known behavior. In spite of extensive research in this field, current codes of practice do not provide a uniform margin of safety against shear failure of reinforced concrete yet. To simulate the nonelastic behavior of concrete in the fracture process zone, the distribution of cohesive forces through the crack sides have been used by researchers. The aim of this study is to evaluate the effect of the crack’s tip cohesive forces on the loaddeflection response of reinforced concrete beams using fracture mechanic. In the numerical analysis used in this study, the nonlinear behavior of concrete in the compression field is simulated by damageplasticity model. To simulate the nonlinear behavior of concrete in the tension area and simulating the onset and evolution of cracking, nonlinear fracture mechanics based on cohesive crack model is used. Using finite element software of ABAQUS, a step by step approach is used. In the presented approach, the probability of possibility of crack evolution in beams is considered. Comparing the calculated loaddeflection curves for several reinforced concrete beams with the experimental ones showed a good consistency.