نویسندگان
دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه زنجان
چکیده
در تحقیق حاضر تحلیل غیرخطی دیوار های برشی بتنی مسلح با مدل عددی غیرخطی جدید براساس دیدگاه مکانیک آسیب و احتساب اندرکنش بتن و فولاد ارائه شده است. مدلسازی رفتار غیرخطی بتن با استفاده از مدل ترک پخشی چرخشی با دیدگاه مکانیک آسیب انجام شده است. مدل آسیب پیشنهادی برای مدلسازی رفتار لرزه ای بتن در برگیرنده ویژگ یهای یک مدل کامل برای مدلسازی رفتار غیرخطی لرزه ای بتن شامل: مدلسازی رفتار قبل از ترک خوردگی، معیار مناسب برای شروع نرم شوندگی، حفظ انرژی شکست ، مدلسازی رفتار نرم شوندگی، معیاری برای باز و بسته شدن ترک (بارگذاری-باربرداری مجدد) و احتساب مدل میرائی مناسب در بارگذاری های دینامیکی است. مدل پیشنهادی بعد از صحت سنجی با مثال های نمونه معتبر، در تحلیل های این تحقیق به کار رفته است. در مدلسازی فولاد از یک مدل دوخطی با دو روش متفاوت: مدل المان فولاد خرپایی مجزا و مدل فولاد پخشی استفاده شده است. در مدل المان فولاد خرپایی مجزا، اثر پیوستگی- لغزش بین فولاد و بتن با استفاده از مدل المان پیوستگی اتصالی لحاظ شده است. براساس الگوریتمهای ارائه شده، یک کد المان محدود به زبان فرترن توسعه داده شد. در ادامه صحت کارکرد مدل و الگوریتم های عددی ارائه شده با مقایسه نتایج حاصله با نتایج تجربی موجود، مورد ارزیابی قرار در IAEA مطابق با آزمون های تجربی انجام شده بر روی میز لرزه CAMUS III و CAMUS I گرفت. درنهایت مدلسازی عددی دیوارهای بتن مسلح کشور فرانسه، صورت گرفته است. مقایسات انجام شده صحت کارکرد مدل و الگوریتم پیشنهادی را تأیید می کنند. نتایج حاصله، هم در میزان جابه جایی های پیش بینی شده و هم در الگوهای ترک محاسبه شده سازه با نتایج آزمایشگاهی تطابق بسیار خوبی نشان داده اس ت . به هم ین صورت دیده می شود که استفاده از روش فولاد خرپایی منجر به افزایش دقت پاسخ بیشینه تغییرمکان تا % 7 نسبت به استفاده از روش فولاد پخشی شده است.
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
Nonlinear Dynamic Analysis of RC Shear Walls using Damage Mechanics Approach Considering Bond-Slip Effects
نویسندگان [English]
- N. Davoodi
- J. Moradloo
چکیده [English]
In this research, nonlinear dynamic analysis of concrete shear wall using a new nonlinear model based on damage mechanics approach and considering bond slip effects is presented. Nonlinear behavior of concrete is modeled by a rotational smeared crack model using damage mechanics approach. The proposed model considers major characteristics of the concrete subjected to two and three dimensional loading conditions. These characteristics are pre-softening behavior, softening initiation criteria and fracture energy conservation. The model was used in current research analysis after verification by some available numerical tests. Reinforcements are modeled by a bilinear relationship using two models: Discrete truss steel element and Smeared model. In Discrete model the effects of bond-slide between concrete and rebar is mentioned using the bond-link element model concept. Based on the presented algorithms and methodology, an FEM code is developed in FORTRAN. The validity of the proposed models and numerical algorithms has been checked using the available experimental results. Finally, numerical simulation of CAMUS I and CAMUS III reinforced concrete shear walls is carried out. Comparisons of deduced results confirm the validity of proposed models. The obtained results, both in the expected displacements and crack profiles for the walls, show a good accuracy with respect to the experimental results. Also, using discrete truss element model with respect to the smeared steel model leads to increasing the accuracy of maximum displacement response to 7% in analysis.
کلیدواژه‌ها [English]
- Reinforced concrete wall
- damage mechanics
- smeared crack
- bond-slip
- nonlinear dynamic analysis
2. Rashid, Y. R., “Ultimate Strength Analysis of Prestressed Concrete Pressure Vessels”, Nuclear Engineering and Design, Vol. 7, No.4, pp. 334-344,
1968.
3. Gann, Y., “Bond Stress and Slip Modeling in Non-Linear Finite Element Analysis of Reinforced Concrete Structures”, M.Sc. Thesis, University of Toronto, 2000.
4. Rabczuk, T., Akkermann, J., and Eibl, J., “A Numerical Model for Reinforced Concrete Structures”, International Journal of Solids and Structures, Vol. 2, pp. 1327-1354, 2005.
5. Soh, C. K., Dong, X. and Zheng Lu, X., “Damage Model Based Reinforced Concrete Element”, Journal of Material in Civil Engineering, ASCE, Vol. 15, No. 4, pp. 371-380, 2003.
6. Khalfallah, S., “Tension Stiffening Bond Modeling of Flexural Reinforced Concrete Beams”, Journal of Civil Engineering and Management, Vol. 148 , No. 14 , pp. 131-137, 2008.
7. Lle, N., Reynouard, J. M., and Georgin, J. F., “Nonlinear Response and Modeling of RC Walls Subjected to Seismic Loading”, ISET Journal of Earthquake Technology, Vol. 39, pp. 1-19, 2002.
8. Maekawa, K., Takashima, K., Kitada, Y., and Kawahara, S., “Results of the CAMUS-I Test Simulation by the Japanese Team”, 18th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT 18), Beijing, China, August, 2005.
9. kazas, I., Yakut, A., and Golkan, P., “Numerical Simulation of Dynamic Shear Wall Tests: A Benchmark Study”, Journal of Computers and Structures, Vol. 84, No. 8, pp. 549-562, 2006.
10. Moradloo, J., Ahmadi, M. T., “Nonlinear Dynamic Analysis of Concrete Arch Dam”, 14 World Conference of Earthquake Engineering, Beijing, China, 2008.
11. Faria, R., Oliver, J., and Cevera, M., “A Strain-Based Plastic Viscose Damage Model for Massive Concrete Structures”, International Journal of Solids and Structures, Vol. 35, No. 14, pp. 1533-1558, 1998.
12. Filippou, F. C., and Kwak, H. C., “Finite Element Analysis of Reinforced Concrete Structures under Monotonic Loads”, Department of Civil Engineering UCB, California, USB/SEMM-90/14 ,1990.
13. Maekawa, K., Plamanma, A., and Okamora, H., Analysis and modeling of reinforced concrete, First edition 2003, ISBN O-415-27126-6, 2003.
14. Lle, N., and Reynouard, J. M., “Seismic Behavior of R/C Shear Wall Structures Designed According to the French PS92 and EC8 CODES: A Comparison between Shaking-Table Response Data and 2D Modeling”, 12th World Conference on Earthquake Engineering, Auckland, New Zealand, 2000.
15. Mirzabozorg, G., “Non-Linear Behavior of Mass Concrete in Three-Dimensional Problems using a Smeared Crack Approach”, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, Vol. 34, pp. 247-269, 2005.
16. Lee, J., and Fenves, G. L., “A Plastic–Damage Concrete Model for Earthquake Analysis of Dams”, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, Vol. 27, pp. 937-965, 1998.
)