ارائه روشی تحلیلی از ترکیب المان قابی بتن مسلح فیبری شبه تیموشنکو و تئوری میدان فشاری

ارزیابی دقیق رفتار یک سازه با روش تحلیلی، بایستی توانایی تخمین مناسبی از سختی اولیه سازه، بیشینه ظرفیت و شکل پذیری‌های محلی و کلی را داشته باشد. در این پژوهش به منظور شبیه‌سازی رفتار غیرخطی سازه‌های بتنی مسلح تحت بارگذاری یکنوا، یک المان تیرستونی فیبری با روش کنترل جابه‌جایی مبتنی بر روش طول قوس خطی شده توسعه داده شده است. فرمول‌بندی این المان بر مبنای ترکیب تئوری تیر اویلر-برنولی و تیموشنکو به همراه اثرات اندرکنشی محوری، خمشی و برشی در دامنه هر المان پیاده‌سازی شده است. در جریان حل غیرخطی، سطح مقطع هر المان در نقاط گوسی، با مجموعه فیبرهای گسسته با رفتار تک محوری معادل می‌شود. همچنین به منظور در نظرگرفتن تغییر شکل برشی المان، رویکرد ترک پخشی چهارجهته و تئوری میدان فشاری اصالح شده (mcft )در قالب تحلیل غیرخطی برشی به روش الگوریتم کنترل تغییر مکان مستقیم در زیربرنامه اصلی مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش مبنای فرمول‌بندی عددی پیکربندی مرجع، پیکربندی گام قبل و پیکربندی تغییرشکل نیافته اولیه به صورت همزمان در نظر گرفته شده است و رویکرد تحلیلی الگوریتم، توانایی تغییر فرموالسیون لاگرانژی به روز شده به لاگرانژی کل منطبق با الگوریتم حاکم بر مساله را نیز دارد. المان فیبری توسعه داده شده توسط آزمایش‌های تجربی متعددی مورد اعتبارسنجی شده و ارزیابی روش تحلیلی ارائه شده مورد آزمون قرار گرفته است. روش ارائه شده با فرض‌های صورت گرفته، در سازه‌های با مودهای ترکیبی حاکم خمشی برشی تقریب نسبتا مناسب و روند همگرایی قابل قبول با سرعت پردازش تحلیلی باال را در مسائل را نتیجه می‌دهد.

A Mixed Analytical Approach based on Semi-Timoshenko Planar Fiber Frame Element and Modified Compression Field Theory in RC Structures

An accurate assessment of the behavior of structures by an analytical method should be able to estimate the initial stiffness of the structure, the maximum capacity and the local and global ductility. In this research, in order to simulate the nonlinear behavior of reinforced concrete structures under monotonic loading, a new fiber beamcolumn element was developed with a displacement control method using linearized arclength approach. The formulation of the implemented element was based on the combination of Bernoulli and Timoshenko’s theory along with the axial, flexural, and shear interaction effects of each element. The crosssectional area of each element in Gaussian points was equivalent to a set of discrete fibers with uniaxial constitutive behavior in the process of nonlinear solution. Also, in order to consider the elemental shear deformation, the fourway smeared cracked approach and the modified compression field theory (MCFT) was considered in nonlinear shear analysis using the directdisplacement control algorithm in the main subprogram. The reference configuration of numerical formulation was considered according to the configuration of the previous step and the initial configuration, simultaneously. The analytic approach of the algorithm had the ability to change the updated Lagrangian formulation to the total Lagrangian in accordance with the problemsolving convergence. The developed fiber element was validated by numerous experimental experiments and the evaluation of the proposed analytical method was tested. The proposed method led to an appropriate solution and an acceptable convergence process with high processing speed for problems with mixed combinational mechanisms.