دانلود رایگان ترجمه مقاله المان محدود دو بعدی برای قطعه های ستون پل ها (ساینس دایرکت – الزویر ۲۰۱۳)

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب) 

۲٫۱ رشته و انواع میله ED
تغییرات رشته محور نیرو بعد از رفع فشار در نتیجه باز شدن شکاف در پایه ستون و زیر بخش دو است. بنابراین، گونه کششی توسعه یافته در رشته ها به این گونه می‌باشد : در اینجا θp1 و θp2 زاویه‌هایئچرخش در اولین و دومین بخش است، c1 و c2 به ترتیب موقعیت محور طبیعی در پایه ستون و بالای یکی از بخش‌ها است. ξin نوعی از کشش اولیه در رشته است، و L طول رشته های غیر متصل است.
گونه کششی توسعه داده شده در میله ED ، ξED ، نتیجه باز شدن یک شکاف در پایه ستون و زیر بخش دوم است. دو مقدار ξED به شرح زیر می‌باشد : در اینجا ΔLa طول میله ED با توجه به شکاف باز شده در پایه ستون است، ΔLb طول میله ED با توجه به شکاف باز شده در زیر قسمت دوم ستون است، LED طول غیرمتصل در میله ED است، d1 فاصله بین موقعیت میله ED و محور طبیعی در پایه ستون است، و d2 فاصله بین موقعیت میله ED و محور طبیعی در زیر بخش ثانویه است. اگر میله ED در اولین بخش لنگر بندازد، شرط θp2d2 در صورت کسر معادله ۴ حذف شده است.

۲٫۳ روش تکرار شونده
موقعیت محور خنثی و جهت فشار شدید الیاف بتن در دو واسط پارامترها برای مشخص‌کردن دو زاویه بخش چرخشی، فشار رشته، فشار میله ED .و جابجایی جانبی ستون است. بنابراین، رویکرد تکراری باید در محاسبات پاسخ بار افزون ستون انجام شود. این می‌تواند توسط اعمال تحلیل منحنی لحظه‌ای در دو واسط با افزایش نوع فشار بتن در پایه انجام شود. استحکام کششی بتن برای حساب براثر باز شدن شکاف‌ها به صفر تنظیم می‌شود، و و توزیع فشار خطی فرض می‌شود که برای بارهای بتن و میله‌های طولی در فشرده سازی است. برای بتن الیاف فشاری شدید EC1 گونه داده شده در پایه ستون، در مرحله n، رویکردی برای محاسبات متناظر با جابجایی جانبی در بالای ستون همانطور که در دنباله شرح داده شده است، می‌باشد. در هر تکرار i، شناخت نیروی جانبی F در تکرار i-1، می‌تواند متناظر با محور در هر واسط توسط تجزیه و تحلیل لحظه‌ای انحنا بدست آید:

۱- موقعیت محور خنثی،c1، در پایه ستون، موقعیت محور خنثی ، c2، و سویه فشاری شدید الیاف بتن، ξc2، در زیر بخش ۲ را فرض کنید.
۲- زاویه چرخش θp1 و θp2 براساس در نظر گرفتن طول لولای تغییرپذیر محاسبه می‌شود و خصیصه فشار معمولی خطی در منطقه فشرده‌سازی توسط جهت فشار شدید الیاف بتن و جهت صفر در محور خنثی هر رابط مشخص می‌شود.
۳- محاسبه فشار کششی ξst در رشته‌ها، فشار کششی ξED در میله ED، و فشار درآرماتورهای طولی در بخش را محاسبه کنید.
۴- نتیجه تنش عادی را با استفاده از رابطه فشار استرسی برای هر مولفه حساب کنید. تنش فشاری بتن براساس مدل بتن محصور ارائه شده توسط Mander و همکاران محاسبه شده است. تنش در آرماتورهای طولی و میله‌های ED براساس فولاد دو خطی مرتبط با ارتباط فشار تنشی محاسبه می‌شود.
۵- یکپارچه سازی تنش‌های عادی برروی مناطق مربوطه برای بدست آوردن نیروی عادی متناظر در هر مولفه.
۶- به ترتیب مجموع نیروهای عادی؛ نیروهای عمودی متعادل در پایه واسط برروی بخش یک را بررسی کنید؛ و نسبت لحظه محاسبه M1/M2 = (=H1/H2) را بررسی کنید. نسبت M1/M2 همیشه ثابت است چراکه H1 و H2 در سراسر بارگذاری تغییر نمی‌کنند.
۷- تکرار برروی موقعیت محور خنثی و جهت فشار بتن با بازگشت به مرحله ۱ تا زمان دو نیروی متعادل عمودی و یک نسبت گشتاور را ارضا می‌کند.

۸- نیروی جانبی F، سپس براساس لحظه در پایه ستون به روز رسانی می‌شود. تکرار تا زمان نیروی جانبی F، در دو تکرار متوالی نزدیک هم هستند تکرار می‌شوند ( با ۵% اختلاف) . جابجایی برروی ستون سپس با استفاده از معادله (۵) – (۷) محاسبه می‌شود.
رویکرد برای افزایش مقدار شدت فشار الیاف بتن در پایه تا زمان تکمیل شدن رابطه بارافزون تعیین شده است. پایان تحلیل‌ها زمانیست که فشار بتن به فشار نهایی ξcu برسد. بیشینه فشار محور در میله ED به ۱۲بار فشار عملکرد محدود می‌شود، که حدود ۲% است. این سطح فشار کمتر از فشار شکست ASTM A615M درجه ۴۰ تقویت کننده است. مطالعات گذشته [۱۵] همچنین نشان می‌دهد که فشار درونی میله ED به ۲% چرخه‌های بسیار پایدار بارگذاری کشش قبل از شکست محدود می‌شود. تا زمانیکه حد فشار (۲%) به تصویب رسید، فولاد درجه ۶۰ و همچنین فولاد درجه ۴۰ انجام می‌شود. شکست رشته PT قبل از شکست بتن به علت استفاده از رشته های غیر متصل رخ نمی‌دهد. براساس مطالعات گذشته بر سیستم ساختار PT [15-19]، حداکثر نیروی رشته ای به ۷۰-۸۰% نیروی رشته نهایی مانع شکست رشته می‌شود. بیشینه نیروی فشار در این مطالعه به صورت محتاطانه‌ای به ۰٫۵fpuAst محدود می‌شود که Ast منطقه‌ فشار است . fpu(=1860 Mpa) نهایت قدرت کشش فشار است. مقدار محتاطانه، ۵۰% نهایی، در این مطالعه به منظور حفظ بار PT به عنوان نمونه ۱ ، که قبلن مورد آزمایش بوده به تصویب رسیده است.
توجه داشته باشید که در گسترشان منحنی بار افزون، فرض می‌شود فشار در مرکز واسط بخش است. با این حال، جابجایی بالای ستون Δ، موقعیت حرکت فشار از بخش مرکزی (شکل ۱) با فشار لنگر در خرده بارها (نقطه A) و پایه (نقطه B) است.

۳٫ برنامه آزمایشی
۳٫۱ جزییات نمونه
برنامه آزمایشی [۲۰] دارای سه PT غیرمتصل از پیش ساخته شده بخش های ستون پل هایست که پایه دارد، چهار بخش لوله پر شده از بتن (CFT) ، و فشار بار است. هر ستون با ۱۹ قطر ۱۵میلیمتری هفت سیم، بدون پوشش، در آرامش پایین ASTM A416 ، ۲۷۰ درجه فشار جای‌گیری شده در عمق میانه بخش عبوری تحت فشار قرار داده شده است. مجموع نیروی PT آغازین پس از زیان‌ها، ۲۳۶۵kN ، ۲۳۲۱ kN و ۲۳۰۰kN به ترتیب برای نمونه های ۱ ، ۲ و ۳ می‌باشد. نمونه۱ قبلآ توسط Chou و Chen [6] تست شده است، و نمونه ۲ و ۳ در این مقاله تست شده است. نمونه ها به جز نمونه ۲ یکسان بودند و ۳ دارای مجموع #۶ میله ED برای افزایش پراکندگی انرژی هسترتیک و هشت‌میله تقویت‌کننده طولی در بخش ( اما بخش های عبوری متصل نمی‌شود) برای کاهش فشار بتن است. نسبت منطقه میله ED برای منطقه بخش‌های بتنی ρ = ۰٫۶۶% است. میله ED مطابق ASTM A615M نیروی فولادین درجه ۴۰ (جدول ۱) است و هرکدام دارای یک صفحه فولادی گرد جوش داده شده به یک طرف هستند، که به سمت پایه لنگر می‌اندازد. برای نمونه۲ (شکل ۲)، پایان‌های دیگر میله ED به اولین بخش با استفاده از قدرت بالای ملات منقبض نشده متصل است. طول اتصال ۴۹۰میلیمتر است، بزرگتر از ۳۸۰میلیمتر مشخص شده در بخش ۶٫۵٫۱ طراحی PCI Handbook [21] است. انتهای بالایی میله ED در نمونه۳ در بخش دوم لنگر می‌اندازد. توجه داشته باشید که فشار بیشینه میله ED تنها به طول‌های متصل شده بستگی ندارد اما به موقعیت میله لنگر وابسته است. کشیدگی میله ED در نمونه۳ ، که بدلیل اتصالات بار در پایه است و واسط بالای اولین بخش، بسیار بزرگتر از نمونه ۲ است، که باعث اتصالات باز تنها در پایه است. اگرچه طول غیرمتصل میله‌های Ed 250 و ۵۰۰ میلیمتر است در نمونه های ۲ و ۳ است، بیشینه فشار کششی نمونه به ترتیب ۲ و ۳ ۱٫۲% و ۲٫۱% است و رانش ۶% است.