مدل‌سازی المان محدود تاثیر نوع سنگ‌دانه های بتن در بازشدگی درز در روسازی های بتنی

نویسندگان

چکیده

مدل سه‌بعدی المان‌محدود برای بررسی تاثیر نوع سنگ‌دانه‌ها در میزان نیروی محوری لازم برای بازشدگی درز در روسازی‌های بتنی، با استفاده از برنامۀ شبیه‌ساز Abaqus همراه با جزئیات روش مدل‌سازی ارائه شده است. برای مدل‌سازی داول و بتن از المان‌های نوع Solid آجری دارای 8 گره، استفاده شده است. شبیه‌سازی رفتار پلاستیک بتن با استفاده از مدل Concrete Damage Plasticity انجام شده است. تماس بین سطح خارجی داول و بتن اطراف آن از نوع تماس سطح با سطح در حالت سخت مدل شده است. آنالیز در حالت Explicit انجام گرفته است. اثر سنگ‌دانه‌ها با در نظر گرفتن تأثیر آن‌ها در ضریب انبساط حرارتی بتن مد نظر است. مدل اصلی شامل یک بلوک بتنی و یک داول است که داول از درون آن بیرون کشیده می‌شود. انقباض بتن در مرحلۀ گیرش با تعریف یک فیلد حرارتی منفی برای بتن مدل‌سازی شده است. در مورد هر نوع سنگ‌دانه مدل با ضریب انبساط حرارتی مربوطه آنالیز شده و نیروی کشندۀ لازم و فشار تماسی وارد شده از بتن به داول محاسبه شده است. یافته‌های به دست آمده از این مقایسه و اعتبارسنجی آن‌ها با نتایج آزمایشگاهی یک تحقیق اخیر، نشان می‌دهد که مدل ارائه شده به خوبی می‌تواند تغییرات فشار تماسی ناشی از اثر نوع سنگ‌دانه-های مخلوط بتن در روسازی‌های بتنی را پیش‌بینی کند. نتایج نشان می‌دهد که با افزایش ضریب انبساط حرارتی بتن با تغییر نوع سنگ‌دانه‌ها، نیروی محوری لازم برای بازشدگی درز افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Finite Element Modeling Evaluate Effect of Aggregate Type On Concre -te Pavement Joint Opening

نویسندگان [English]

  • Ali Mansour Khaki
  • Ehsan Azadravesh
چکیده [English]

A 3D FE model is generated to evaluate the effect of aggregate type on joint opening in concrete pavements, using Abaqus/Explicit. The modeling method details are presented as well. For dowel and concrete modeling, 8-node solid-brick elements are used. The concrete damage plasticity model is used for concrete plastic behavior. The interaction between dowel and surrounding concrete is simulated by surface to surface hard contact. Effect of aggregate is considered by evaluating effect on concrete coefficient of thermal expansion (CTE). The main model consists of a concrete block and dowel that is pulled out of it. Concrete shrinkage in curing stage is modeled by defining a negative thermal field. CTE for each type of aggregate is analyzed and required pull-out force a companied with required contact pressure is calculated. Finally findings show that presented model is capable of predicting the changes in contact are caused by aggregate type and increase in concrete CTE by variation of aggregate type results in greater axial force required for joint opening.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Concrete Pavement
  • Dowel
  • FE Simulation
  • Coefficient of Thermal Expansion