دانلود رایگان ترجمه مقاله رفتار تنشی بتن محصور (ساینس دایرکت – الزویر 2005)

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب) 

منحنی تنش-کرنش شرح داده شده در اینجا فرض می کند که شکست به عنوان یک نتیجه از تنش محصور جانبی قبل از استفاده از تنش محوری رخ نمی دهد. این فرض هرگز نقض نمی شود تا زمانی که فشار جانبی کوچکتر از مقاومت فشاری دو محوره قبل از استفاده از تنش فشاری محوری است یا مکانیزم محدودیت منفعل وجود دارد که با استفاده از فشار محوری فعال می شود.
ایمران و پانتازوپولو گزارش داد که نسبت محصور کردن برای انتقال شکل پذیری شکننده به نسبت آب به سیمان و تفاوت بین 0.2 و 0.6 بستگی دارد. پیوونکا و همکاران [27] با استفاده از یک مقدار 0.28 با توجه با داده های ارائه شده توسط هارلبات پیشنهاد دادند. اسمیت و همکاران [9] گزارش دادند که قدرت باقی مانده به قدرت نهایی برای یک سطح محصور در حدود 0.6 است. در این مطالعه، نسبت یک سلول 0.4 به عنوان نقطه انتقال گرفته شده است که فراتر از آن هیچ نرم شدنی رخ نمی دهد، و یک رفتار کاملا پلاستیکی به دست می آید. اعتقاد بر این است این مقدار به طور متوسط برای نشان دادن نقطه گذار با دقت کافی استفاده می شود.

هنگامی که فشار حد الاستیک شناخته شد، فشار حد الاستیک (ε1e) را می توان با استفاده از قانون هوک معادله (4) محاسبه کرد که در آن Ec مدول الاستیسیته بتن است که با توجه به محاسبه شده است.
در این حالت، قاعده مندی تقریبی منطقه نرم شدن ممکن است تضمین کند که مقدار یکسانی از انرژی در طول رفتار نرم شدن نمونه ها با طول مختلف از بین می رود. در اینجا، فرض بر این است که محلی سازی در زمان تنش اوج تحت بار محوری نهایی شروع می شود. آزمایش های فشرده سازی تک محوره انجام شده توسط شاو و سانکار [28] نشان می دهد که میزان ترک خوردگی تا حدود 85٪ از فشار اوج با توجه به ترک در بارگذاری و جهت عرضی است. پس از این مرحله، این ترک ها به ترک مستمر یکی شده و در نتیجه گسترش قابل توجه حجم نمونه را در بر دارد. . تورنتی و همکاران [32] مشاهدات مشابهی را با استفاده از استرفوتوگرامتری انجام دادند و اظهار داشت که محلی سازی در تنش حداکثر ساده بتن تحت فشار تک محوره رخ می دهد. همانطور که شواهد تجربی نشان می دهد، فرض محلی سازی با شروع تقریبا در اوج فشار برای فشرده سازی تک محوره آن غیر واقعی نیست. فرض مشابهی در خصوص شروع فشار محلی سازی توسط کازون و همکاران [33] برای بتن محصور با فولاد تحت فشار محوری در مدل های بتنی محدود استفاده شد. با این حال، ممکن است استدلال شود که حالت فشار سه محوری محلی سازی در مقایسه با مهار فشرده سازی تک محوره شروع می شود. آزمایش های انجام شده توسط اسفر و همکاران [34] نشان می دهد که ترک های ریز توزیع شده و چندترک بزرگ وجود دارد که منجر به پاسخ نرم شدگی در فشرده سازی تک محوره می شود. در مقابل، در آزمون بتن محصور ثابت ، بدون توزیع ترک خوردگی ، شکست به دلیل انتشار چند ترک بزرگ مشاهده شد. ظرفیت باقی مانده به اصطکاک بین این ترک های بزرگ نسبت داده شد. آزمایشات تحلیلی حالت های شکست (پخش در مقابل محلی شدن) توسط کانگ و ویلیام [35] و یوشیکاوا و یاماکاوا با استفاده از مدل پذیری ارائه شده است. این نتایج نشان می دهد که شکست پخش برای محصور کم در حالی است که آن برای مناطق محصور بالا محلی سازی شده است. این نتایج به خوبی با آسیب مشاهده شده نمونه های بتنی سازگار است [34]. از آنجا که هر دو نوع شکست (پخش در مقابل محلی) به معنی یک ناپیوستگی در سطح مواد است، هیچ تمایزی بین آنها در این مطالعه وجود ندارد. علاوه بر این، توسعه تکنیک های تنظیم مناسب برای این دو مورد فراتر از محدوده این مطالعه است. از این رو، همان تنظیم انرژی برای موارد محصور کم و بالا بکار می رود. این فرض، اگر چه ممکن است لزوما منعکس کننده واقعیت نباشد، به منظور پیاده سازی برای استفاده در مدل های مهندسی عملی بسیار آسان است. تایید تجربی مدل ارائه شده در بخش های زیر نیز از اتخاذ چنین رویکردی پشتیبانی می کند.
همچنین باید توجه داشت که معادلات (7)، (8) و (10) که منحنی تنش-کرنش بتن محصور کامل را برای در 1 جهت C1 مداوم برآوردند (ارزش ها و دامنه های مستمر) مورد نیاز است که در بازتولید نتایج تجربی موفق است.

2.2. تغییر شکل عرضی
تغییر شکل در جهت عرضی با استفاده از نسبت فشار متقاطعυs (υs = -ε3 / ε1) توصیف شده است. در منطقه الاستیک نسبت کرنش متقاطع با نسبت پواسون بتن (υ0) برابر است که معمولا بین 0.15 و 0.2 است.
در استحکام نهایی، ایمران و پانتازوپولو مشاهده کردند که گسترش حجم در آزمایش های سه محوری فشرده سازی آنها تقریبا صفر است، به این معنی که نسبت کرنش متقاطع به ارزش 0.5 جانبی در 2 و 3 مسیر مشابه است. نسبت فشار متقاطع در مقاومت نهایی از آزمون سه محوری فشرده سازی توسط محققان مختلف به عنوان یک تابع از نسبت محصوری در شکل3 نشان داده شده است. می توان مشاهده کرد که نسبت کرنش متقاطع در حدود 0.5 و از نسبت محصوری مستقل هستند. بنابراین، معقول و منطقی است که عنوان کنیم نسبت کرنش قاطع در قدرت اوج (υp) باید 0.5 باشد، بدون گسترش حجم.
فراتر از مقاومت نهایی، تکامل متقاطع نسبت کرنش به سطح محصوری بستگی دارد. از آزمایش اسمیت و همکاران [9] که به خوبی منطقه نرم شدن را گسترش داد (تا 10 بار فشار تک محوره در مقاومت فشاری)، طرحی است که در آن بزرگترین فشار متقاطع نسبت ها به عنوان تابعی از نسبت داده محصور در شکل 3 به نظر می رسد. می توان مشاهده کرد که بزرگترین نسبت کرنش متقاطع با افزایش نسبت محصوری کاهش می یابد.
همانطور که یک تابع با بهترین مقادیر برازش به صورت تجربی مشاهده شده است. به طور خلاصه، نسبت کرنش متقاطع ثابت است و نسبت پواسون در محدوده الاستیک مساوی است. در نهایت قدرت، برابر با υp است، در حالی که نزدیک شدن به یک ارزش (υl) محدود برای سویه های فراتر از فشار در تنش اوج است. تابع که این نیاز و پیوستگی را برآورده می سازد که در آن پارامتر کالیبره شده است به طوری که ε1 برابر است با ε10، نسبت کرنش متقاطع برابر است با υp است. معادله (15) نشان می دهد که طول منطقه موضعی در جهت عرضی مشابه است؛ بنابراین نسبت کرنش متقاطع مستقل از اندازه جانبی نمونه است. این فرض قبلا توسط بورخس و همکاران ارائه شده است. [37] در تجزیه و تحلیل نمونه های بتنی به فشرده سازی و خمش تک محوره بررسی شده است. در واقع، گونه های جانبی در نقطهای قطعا گونه های جانبی متفاوت در خارج از این منطقه هستند. با این حال، با آگاهی نویسنده، هیچ نتیجه تجربی برای طول منطقه موضعی در جهت جانبی در مختلف سطح استرس برای آزمایش فشرده سازی سه محوری وجود ندارد. بنابراین، روش ساده در این مطالعه این است که در آن نسبت فشار متقاطع به طور مستقیم از نتایج حاصل از آزمون فشرده سازی سه محوری بدست می آید. برای بررسی تجزیه و تحلیل دقیق تر این اثر، یک راه حل گسسته (مانند روش المان محدود) ضروری است. این امر فراتر از محدوده مدل توسعه یافته در اینجا است که کاربردی برای برآورد حمل بار و تغییر شکل ظرفیت های بتنی روی ستون محوری بار در نظر گرفته می شود.