مصالح و سازه های بتنی

مصالح و سازه های بتنی

مدل‌سازی رفتار چرخه‌ای ستون بتن‌آرمه با لحاظ چسبندگی میلگردهای GFRP

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران.
2 کارشناس ارشد، دانشکده مهندسی عمران، پردیس بین‌الملل کیش - دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران.
3 استاد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران.
چکیده
رفتار پیوند بین میلگردهای پلیمری مسلح‌شده با الیاف شیشه (GFRP) و بتن نقش تعیین‌کننده‌ای در انتقال تنش، کنترل ترک‌خوردگی و عملکرد کلی سازه‌های بتن مسلح دارد. با این حال، در بسیاری از تحلیل‌های عددی، رفتار واقعی تنش-لغزش میلگرد و بتن نادیده گرفته شده و فرض اتصال کامل به‌کار می‌رود که می‌تواند منجر به پیش‌بینی غیرواقع‌بینانة پاسخ سازه شود. هدف این پژوهش، شبیه‌سازی عددی رفتار پیوند میلگردهای GFRP با بتن و ارزیابی تأثیر پارامترهای هندسی و مکانیکی بر عملکرد پیوند است. بدین منظور، یک مدل اجزای محدود سه‌بعدی در نرم‌افزار ABAQUS توسعه داده شد که در آن، رفتار پیوند با استفاده از المان Bond-Link و روابط تنش-لغزش صریح مدل‌سازی گردید. رفتار غیرخطی و شکست بتن نیز با بهره‌گیری از مدل آسیب پلاستیک بتن (CDP) شبیه‌سازی شد. مدل عددی برای نمونه‌های ستون بتن مسلح تحت بارگذاری چرخه‌ای به‌کار رفت و با داده‌های آزمایشگاهی معتبر صحت‌سنجی گردید. نتایج نشان داد که در نظر گرفتن رفتار چسبندگی-لغزش میلگردهای GFRP، تأثیر به‌سزایی در تخمین دقیق ظرفیت نهایی سازة بتنی مسلح می‌گذارد، به‌گونه‌ای که خطا در این برآورد به کمتر از 5٪ کاهش می‌یابد از این رو یافته‌های این پژوهش می‌تواند به بهبود طراحی و افزایش ایمنی سازه‌های بتن مسلح با میلگردهای GFRP کمک کند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Modeling the cyclic behavior of reinforced concrete column considering the bonding of GFRP bars

نویسندگان English

Mohammad Tabiee 1
Rahim Ebrahimi 2
Alireza Khaloo 3
1 Department of Civil Engineering, Sharif University of Technology, Tehran, Iran
2 Department of Civil Engineering, Kish International Campus - Sharif University of Technology, Kish, Iran
3 Department of Civil Engineering, Sharif University of Technology, Tehran, Iran
چکیده English

The bond behavior between glass fiber reinforced polymer (GFRP) bars and concrete plays a crucial role in stress transfer, crack control, and the overall performance of reinforced concrete structures. However, many numerical analyses still assume perfect bond between reinforcement and concrete, which may lead to unrealistic predictions of structural response. The main objective of this study is to numerically investigate the bond behavior of GFRP bars embedded in concrete and to evaluate the influence of geometric and mechanical parameters on bond performance. To this end, a three-dimensional finite element model was developed in ABAQUS, in which the bond behavior was explicitly simulated using Bond-Link elements combined with stress–slip relationships. The nonlinear behavior and failure of concrete were modeled using the Concrete Damaged Plasticity (CDP) model. The proposed numerical approach was applied to reinforced concrete columns specimens subjected to cyclic loading, and the results were validated against available experimental data. The numerical findings demonstrate that incorporating bond–slip behavior of GFRP bars, has significant effect on accurately estimating of ultimate capacity of the reinforced concrete structure, in such a way that error of this estimating was reduced to less than 5%, thus the results of this study provide useful insights for the reliable analysis and improved design of reinforced concrete structures incorporating GFRP reinforcement.

کلیدواژه‌ها English

GFRP Bars
Bond Behavior
Cyclic Behavior
Numerical Modeling
Reinforced Concrete Column

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 30 شهریور 1405

  • تاریخ دریافت 06 اسفند 1404
  • تاریخ بازنگری 10 خرداد 1405
  • تاریخ پذیرش 30 شهریور 1405