ارائه مدل عددی پیشنهادی برای شبیه‌سازی مود بازشدگی مکانیک شکست اتصال سرد بتنی

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی عمران، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

چکیده

این مقاله مدلی برای شبیه سازی اتصال سرد در اجزای بتنی در نرم افزار اجزای محدود آباکوس ارایه می کند. تیرهایی با تکیه گاه ساده تحت خمش سه نقطه ای با مقاومت های فشاری یکسان برای بتن دو طرف اتصال سرد در نظر گرفته شده است. برای دستیابی به بهترین نتایج در مدلسازی عددی تیر بتنی، تعدادی از روابط تنش-کرنش بتن برای فشار و کشش در ترکیب هایی متفاوت بر روی تیر بتنی یکپارچه مورد ارزیابی قرار گرفته اند و از بین آنها زوجی که بهترین نتایج را درمقایسه با نتایج آزمایشگاهی داشتند، برای مدلسازی تیر بتنی دارای اتصال سرد مورد استفاده قرار گرفته اند. همچنین برای مدلسازی اتصال سرد، از المان چسباننده به ضخامت بسیار ناچیز استفاده شده است. منحنی های بار-تغییرمکان و بار-جابجایی ناشی از بازشدگی دهانه ترک مقایسه شده است. نتایج حاصل از تحلیل اجزای محدود نشان دهنده تطابق خوب بین مقادیر عددی با داده های حاصل از آزمایشات می باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Numerical modeling for simulation of opening mode in fracture mechanic of concrete cold-joint

نویسندگان [English]

  • Ehsan Karimi
  • Vahid reza Kalatjari
Department of Civil Engineering, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran
چکیده [English]

A cold joint is a plane of weakness in concrete caused by an interruption or delay in the concreting operations. It occurs when the first batch of concrete has begun to set before the next batch is added, so that the two batches do not intermix. Sometimes cold joints occur because of emergency interruptions and delays and sometimes because of the work stoppage at the end of the day, but they can also occur from poor consolidation. Usually, the latter condition can be seen at the top and bottom of columns in concrete frames because of the traditional construction method. Basically, the interface of the cold-joint is relatively weaker than both sides of materials. For this reason, the performance of concrete elements with the cold-joint is under the influence of that behavior. In a system with a cold-joint, the chances of failure by cracking along the interface of cold-joint is higher. This paper presents a model to simulate cold-joint in concrete elements in the ABAQUS finite element package. Simply supported beams under three-points bending with same compressive strengths of concrete on both sides of the cold-joint are considered and three different sizes of geometrically similar cold jointed interface specimens are evaluated to consider the size effect using the Bazant’s size effect model of concrete. The Mode-I of fracture mechanics is working in the three-point bending tests by notched beams in plain concrete. In order to achieve the best results of numerical modeling on the concrete beam, a number of stress-strain relations of concrete for compression and tension in different combinations were evaluated on the beam with monolithic concrete, and among them, the pair had the best results, compared to the experimental result was used for the modeling of concrete beam with a cold-joint. Also, a negligibly small thickness of the cohesive element with a linear softening relationship in the traction-separation law was used for modeling the cold-joint. The comparisons are made for load-deflection and load-crack mouth opening displacement (CMOD) plot. The finite element analysis results show a good agreement with observations and data from experimental testing.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cold-Joint
  • Numerical Modeling
  • Concrete Fracture Mechanics
  • Stress-Strain Curves of Concrete for Compression and Tension
  • Three Point Bending Concrete Beam Model