مقاله مطالعات و بررسی های عددی و پارامتری بر روی ساختارهای کامپوزیتی بتن الاستیک – فولاد (2017 الزویر)

1. مقدمه

2. مطالعات آزمایشگاهی بر روی ساختار کامپوزیت بتن الاستیک- فولاد

2.1. مواد

2.2 آزمون های بیرون کشیدن

2.3 تیرهای کامپوزیتیِ بتن الاستیک- فولاد تحت بارگذاری دو نقطه ای

3. مدلسازی المان محدود

3.1. کلیات

3.2. مدل سازی بتن الاستیک

3.3. مدل سازیِ تیرهای Iشکل فولادی، ستون ها، و تقویت کننده ها

3.4. هندسه، انواع المان ها، و اندازه مش در مدل المان محدود

3.4.1. مدل المان محدود برای آزمون های بیرون کشیدن

3.4.2. مدل المان محدود برای تیرهای کامپوزیتیِ بتن الاستیک- فولاد

3.5 بارگذاری ها و برهمکنش های فولاد- بتن

4 اعتبارسنجیِ مدل المان محدود

4.1. اعتبارسنجی های مدل المان محدود در برابر آزمون های بیرون کشیدن

4.2 اعتبارسنجی های مدل المان محدود در برابر آزمون های اندازه گیری مقاومت تیرِ کامپوزیتیِ بتن الاستیک- فولاد

4.3. بررسی پارامتری

4.3.1. توصیف و تشریح موارد در مطالع پارامتری

4.3.2. اثر کسرهای حجمیِ لاستیک موجود در بتن الاستیک بر روی مقاومت نهایی

4.3.3. اثر مقاومت های مختلفِ فولاد استفاده شده برای تیر Iشکل

5. روش های پیشنهادیِ تجزیه و تحلیل المان محدود برای ساختارهای SECC

6. نتیجه گیری

This paper provided an overview on the developments of the steel-elastic concrete composite (SECC) structures. 16 push-out tests and six beam tests were reported to demonstrate the ultimate strength behaviour of the SECC structure from the component level to the structure level. Three-dimensional finite element models (FEMs) have been developed to simulate the ultimate strength behaviour of the SECC structures. The developed FEMs considered the nonlinear mechanical properties of the elastic concrete and steels in the structure, geometric nonlinearities, and complex interactions among the headed studs, I-beam, and concrete slabs. Extensive validations of the numerical analyses against the reported 16 push-out tests and six beam tests proved that the developed FEMs offered reasonable simulations on the ultimate strength behaviour of the SECC structure from component level to the structural level in terms of ultimate resistances, load-slip (or deflection) behaviours, and failure modes. A subsequent parametric study was carried out to investigate the influences of the rubber content in the elastic concrete and strength of the I-beam on the ultimate strength behaviour of the SECC beams. Finally, step-by-step FE analysis procedures on the SECC structures were recommended based on these numerical studies and validations.

این مقاله مروری بر روی پیشرفت ساختارهای کامپوزیتی بتن الاستیک- فولاد (SECC) ارائه می دهد. 16 آزمون بیرون کشیدن (push-out) و شش آزمون اندازه گیری تیر از نظر مقاومت ارائه شده بودند تا رفتار استحکام نهاییِ ساختار SECC را از سطح جزء تا سطح ساختار نشان دهند. مدل های سه بعدی المان محدود (FEMها) توسعه داده شده اند تا رفتار استحکام نهاییِ ساختارهای SECC شبیه سازی شوند. FEMهای توسعه یافته ویژگی های مکانیکیِ غیر- خطیِ فولادها و بتن الاستیکی درونِ ساختار، غیرخطی های هندسی، و تعاملات پیچیده بین ستون های سردار (نوک دار)، تیر I، و قطعات بتنی را در نظر گرفتند. اعتبارسنجی های گسترده ی تحلیل های عددی در مورد شش آزمون اندازه گیری تیر از نظر استحکام و آزمون بیرون کشیدن که گزارش شده اند اثبات کرده اند مدل های FEM توسعه یافته شبیه سازی های منطقی و معقولی را در خصوص رفتار استحکام نهاییِ ساختار SECC از سطح جزء تا سطح ساختار از لحاظ مقاومت نهایی، رفتارهای بار- لغزش (یا تغییرشکل)، و مودهای شکست ارائه کرده اند. یک بررسی پارامتری پس از آن برای بررسیِ اثرات محتوای لاستیک (رزین) در بتن الاستیک و استحکامِ تیر I بر روی رفتار استحکام نهاییِ تیرهای SECC انجام شد. درنهایت، روش های تجزیه و تحلیل گام به گام المان محدود (FE) بر روی ساختارهای SECC بر اساس این بررسی ها و اعتبارسنجی های عددی توصیه و پیشنهاد شدند.