تاثیر مدلسازی 3 بعدی در محاسبه پارامترهای شکست بتن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری عمران سازه، دانشکده فنی و مهندسی،دانشگاه رازی، کرمانشاه-ایران

2 دانشیار، گروه مهندسی عمران، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

چکیده

مسئله ی شکست همه ساله هزینه‌ی مالی و جانی بسیاری برای جوامع گوناگون به بار می آورد. از اوایل قرن بیستم، نگاه علمی به این مسئله آغاز شد. از این رو بررسی مسئله شکست در مواد مختلف از جمله بتن، که یکی از پرکاربرد ترین مواد در صنعت ساخت و ساز می‌باشد امری ضروری به نظر می‌رسد. برای تحلیل سازه‌های بتنی در مقیاس ماکرو فرض می‌شود بتن یک ماده همگن است، در صورتیکه در واقعیت بتن شامل اجزا مختلفی مانند خمیر سیمان، شن، ماسه و هوا می‌باشد که وجود این اجزا در تعیین رفتار بتن حائز اهمیت است. بنابراین در این بررسی برای محاسبه‌ پارامترهای شکست بتن، خمیر سیمان و 4 سایز مختلف سنگدانه مدل‌سازی شد تا بتوان تاثیر وجود سنگدانه‌ها در داخل خمیر سیمان بررسی گردد. با توجه به توزیع اتفاقی سنگدانه‌ها در خمیر سیمان، 100 نوع مختلف توزیع سنگدانه در خمیر سیمان مدل‌سازی شد تا محدوده وسیعی از پاسخ‌ها مورد بررسی قرار گیرد. با بررسی نتایج 100 نمونه عددی تیر خمشی تحت آزمایش سه نقطه، بر خلاف انتظار که تحت این آزمایش فقط باید ضریب شکست مود اول ایجاد شود به علت توزیع سنگدانه‌ها ضرایب شکست مود دوم و سوم نیز ایجاد شد، مقدار این مود‌ها احتمالا به شکل سنگدانه‌ها و محل قرارگیری آنها وابسته می‌باشد. وجود هر سه مود شکست، توزیع نرخ رهایی انرژی را در ضخامت از حالت یکنواخت خارج کرده، که می‌تواند باعث شکست زود هنگام نمونه گردد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of 3D modeling in calculating concrete fracture parameters

نویسندگان [English]

  • ali permanoon 1
  • Amirhushang Akhaveissy 2
1 Phd student of structural engineering, Department of Civil Engineering, Faculty Engineering, Razi University, Kermanshah, Iran
2 Associate Professor, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Razi University,Kermanshah, Iran
چکیده [English]

The problem of failure brings about considerable financial and living costs to various societies every year. The issue came under a scientific scrutiny since the beginning of the twentieth century. For the macro scale analysis of concrete structures, concrete is assumed as a homogeneous material, whereas in reality concrete contains various components such as cement paste, sand and air, which are important for concrete behavior determination. Therefore, in the current research, to calculate concrete failure parameters, cement paste and 4 different aggregate sizes were modelled to examine the effect of aggregates in the cement paste. According to the random distribution of the aggregates in the cement paste, 100 different types of the aggregate distribution in the cement paste were modeled to evaluate a wide range of responses. By examining the results obtained from 100 numerical samples of the bending beam under the three-point test, an unexpected result was obtained. It is normally expected that only the failure coefficient of the first mode should be created under this experiment. However, the failure coefficients of the second and third modes were also created due to the distribution of aggregates. The amount of these modes are probably dependent on aggregates and their location. The existence of all three failure modes contributes to the inconsistency of energy release rate distribution in the thickness, and the final result is the early failure of the sample.

کلیدواژه‌ها [English]

  • linear elastic fracture mechanic
  • finite element
  • fracture’s mode meso scale