مقاله تحلیلی: تکنیک‌ های مدل‌سازی دیوارهای برشی

مدل‌سازی دیوارهای برشی

مدل‌سازی دیوارهای برشی در طول دو دهه اخیر تغییراتی داشته است. روش‌های آنالیز از استاتیکی خطی به دینامیکی غیرخطی که مدل‌سازی و شبیه‌سازی‌های واقعی‌تری را ممکن می‌سازند، تغییر کرده است. روش‌های مختلف برای مدل‌سازی دیوارهای برشی از مدل‌های ماکرو همچون المان‌های تیر-ستون اصلاح‌شده تا مدل‌های میکرو همچون مدل‌های المان محدود 3D وجود دارد. یک تکنیک مدل‌سازی مناسب باید:

• توانایی پیش‌بینی پاسخ غیر الاستیک را داشته باشد.
• ویژگی‌های مهم مصالح را به کار گیرد.
• ویژگی رفتاری را شبیه‌سازی کند: وصله پوششی و لغزش میلگرد.
• جابجایی محور خنثی را نشان دهد.
• سخت‌شوندگی کششی را در برداشته باشد.
• اندرکنش خمش- برش را شامل شود.

در این مقاله، ما برخی از گام‌های اصلی برای مدل‌سازی پاسخ دیوارهای برشی بتنی را مرور خواهیم کرد.

مدل‌های ماکرو

کلاف و همکاران (1965) یک مدل ماکرو با استفاده از یک المان دومؤلفه‌ای (یک تیر الاستوپلاستیک + یک تیر الاستیک خطی) که به‌صورت سری ترکیب شده‌اند تا یک المان قائم (دیوار یا ستون) را نشان دهند، پیشنهاد کردند؛ اما این مدل نمی‌تواند کاهش مقاومت یا سختی را در بارگذاری سیکلی نشان دهد. یک مدل ماکرو تک مؤلفه‌ای که از یک المان تکی با مفاصل متمرکز در هریک از دو انتها بهره می‌گیرد، توسط گیبرسون (1967) پیشنهاد شد. فرض می‌شود که تغییر مکان‌های غیرخطی در دو انتهای المان‌ها متمرکز هستند و المان‌ها به‌صورت دو انحنایی تغییر شکل می‌دهند. قوانین هیستریک مختلفی به این المان‌های تک یا دومؤلفه‌ای برای در نظر گرفتن کاهش پارامترها در بارگذاری چرخه‌ای اعمال شد.

المان‌های خط قائم

در مدل المان سه خطی قائم (TVLM) که توسط کابیاساوا و همکاران (1982) پیشنهاد شد، دو فنر قائم برای مدل‌سازی المان‌های مرزی و یک المان مرکزی چند فنری برای مدل‌سازی تغییر مکان‌های دورانی، برشی و محوری دیوار استفاده شد. TVLM بعداً توسط ولکانو (1988) به شکل مدل المان چندخطی قائم (MVLM) توسعه یافت که در آن از چندین المان قائم برای نشان دادن ویژگی‌های رفتاری مختلف جان دیوار برشی استفاده شد. گزارش‌شده که این مدل به‌طور موفقیت‌آمیزی ویژگی‌های مهم رفتاری دیوارهای برشی را نشان می‌دهد. اوراکال و همکاران (2004؛ 2006) کاربرد مدل MVLE را برای مدل‌سازی پارامترهای کلیدی واکنش به همراه پاسخ سیکلی دیوارهای خمشی بررسی کردند.

روش‌های المان محدود

وچیو (1999) یک الگوریتم المان محدود را برای مدل‌سازی دیوارهای برشی پیشنهاد داد. این مدل از مش بندی مستطیلی استفاده می‌کند و ویژگی‌های غیرخطی مصالح بتن و فولاد را به کار می‌گیرد. تأثیر قابلیت لغزش (افزایش طول میلگرد) در پایه در نظر گرفته نشد. این مدل پیش‌بینی‌های خوبی از پاسخ دیوارها ارائه داد.

چندلایه

بلمودن و لستوزی (2007) عملکرد دیوارهای RC را با استفاده از یک المان محدود غیر الاستیک چندلایه‌ای بر اساس انعطاف‌پذیری با رویه‌های چندلایه (مشابه فایبرها) مطالعه کردند. رفتار هیسترتیک دیوارها شامل کاهش مقاومت و سختی، باریک شدگی و تأثیر قابلیت لغزش مدل‌سازی شدند. مکانیسم‌های تغییر شکل برشی غیر الاستیک و اثرات محصورشدگی نیز به‌طور صریح مدل‌سازی شدند. مدل‌ها با آزمایش‌هایی که بر روی دیوارهای لاغر انجام‌شده بود، تطابق داشتند.

کاربرد مقاطع فایبر اعمال‌شده به المان‌های تیر-ستون در مدل‌سازی دیوارهای برشی برای پیش‌بینی رفتار غیرخطی در حال بررسی است. NIST-GCR10-917-8(2010) کاربرد این روش را برای مدل‌سازی دیوارهای برشی مختلف (کنترل‌شده توسط خمش و یا برش) شرح می‌دهد. این مدل‌ها علاوه بر اینکه کاربرد آسانی دارند، توانایی این را دارند که پاسخ‌های کلی دیوارها را در نظر بگیرند.

 ویژگی‌های رفتاری مختلفی همچون تأثیر قابلیت افزایش طول میلگرد در پایه دیوارها و حضور میلگردهای وصله پوششی در نقاط مختلف دیوارها، توسط محققان تحت بررسی قرار گرفت. چو و پینچیرا (2005) تأثیر طول وصله پوششی بر تنشی که می‌تواند در میلگردهای دارای وصله پوششی گسترش یابد را بررسی کرده‌اند. این مدل در ویرایش حال حاضر سند ASCE/SEI 41(2006) اصلاح‌شده و پیاده‌سازی می‌شود. تأثیر قابلیت لغزش میلگرد نیز توسط بسیاری از محققان (بلمودن و لستوزی، 2006؛ ماسون و همکاران، 2009) بررسی شد. ژائو و سریتاران (2007) یک المان غیرخطی فایبر را جهت در نظر گرفتن قابلیت لغزش میلگرد در پایه دیوارها و ستون‌ها پیشنهاد داده‌اند.

منبع

ترجمه شده توسط تیم مترجمین ۸۰۸

اگر دوست دارید به تیم مترجمین ۸۰۸ بپیوندید، با ما تماس بگیرید.

دریافت فایل PDF مقاله برای اعضای VIP رایگان است. سایر کاربران با پرداخت ۵۰۰ تومان می توانند اقدام به دریافت این فایل کنند.