یکی از زمینه‌های مسائل ژئوتکنیکی که در آن نیازمند به مدلسازی عددی مسئله هستیم، اندرکنش خاک و سازه است. البته بررسی واقعی اندرکنش خاک و سازه نیازمند مطالعات آزمایشگاهی هدفمند بموازات مطالعات عددیست و بررسی این مورد، خارج از بحث این نوشته است. یکی از موارد تأثیرگذار در نتایج حاصل از مدلسازی مسائل با اندرکنش خاک و سازه، رفتار تنش-کرنش خاک و سازه (جداگانه) است. از دید پژوهشگران و مهندسان ژئوتکنیک، می‌توان بیان داشت، مدلسازی رفتار خاک به کمک یک مدل رفتاری الاستیک-پلاستیک متداول است. البته امروزه مدل‌های رفتاری خاک برای شرایط مختلف خاک، متنوع بوده و این مورد نیز مشمول بحث حاضر نیست. اما رفتار اجزای سازه‌ای که در اندرکنش با خاک هستند، در بسیاری موارد الاستیک درنظر گرفته می‌شود. البته این فرض بیشتر به یک نوع ساده‌سازی کاربردی می‌ماند تا یک فرض درجهت نزدیک شدن به رفتار واقعی این مصالح. شایان ذکرست برخی افراد برای کاهش اثرات زیانبار این فرض در نتایج بدست آمده، به کنترل تنش (ویا کرنش) اجزای سازه‌ای می‌پردازند. درحقیقت با کنترل مذکور، اپراتور می‌تواند تشخیص دهد که در چه نواحی از جزء سازه‌ای مورد نظر، تنش‌ها به مقادیر غیر واقعی (بیش از تنش تسلیم) میل کرده‌اند. در رفتار واقعی مصالح، تصور تنشی خارج از سطح تسلیم مفروض ماده غیرممکن بوده و لذا با مدلسازی رفتار الاستیک و ملاحظه تنشی بیش از مقدار تنش تسلیم، نیاز به تقویت طرح به منظور کاهش تلاشهای داخلی عنصر سازه‌ای احساس می‌شود.

درخصوص مقاطع بتن‌آرمه که رفتار الاستیک-پلاستیک اجزای تشکیل‌دهنده آن (بتن و فولاد) متفاوت است، با معادل‌سازی مقطع به صورت یک مقطع همگن با خصوصیات معادل وارد فضای مدلسازی می‌شوند. در این قسمت به برخی از تفاوت‌های نتایج تحلیل‌ها با تغییر فرضیات رفتار مقطع بتن آرمه پرداخته می‌شود. یک شمع بتن‌آرمه که در خاک رسی قرارگرفته و تحت بار جانبی (بر روی مقطع فوقانی شمع) قرار دارد، مورد نظرست. در شکل زیر، بردارهای تغییر مکان افقی حرکت شمع در خاک نشان داده شده‌است. برای مدلسازی چنین موردی فرضیات متنوعی می‌توان داشت. در حالت اول شمع بصورت یک مقطع بتن‌آرمه با خصوصیات رفتاری الاستیک-پلاستیک فرض شده، در حالت دوم المان‌های بتن و فولاد هردو مدلسازی شده ولی رفتار الاستیک و پلاستیک بترتیب برای بتن و فولاد درنظر گرفته شده و در حالت سوم نیز خصوصیات مقطع الاستیک همگن معادل با مقطع بتن مسلح، برای مدلسازی شمع در نظر گرفته شده‌است. قابل توجهست که در بسیاری از تحلیل‌های متداول، فرضیات حالت سوم مورد استفاده واقع می‌شود و مقایسه این حالت با حالت‌های اول و دوم بسیار مورد تأکید نویسنده است.

۱بردارهای تغییر مکان افقی شمع با مقطع الاستیک معادل (حالت سوم) تحت بار جانبی

با مقایسه تغییر مکان افقی شمع در حالات دوم و سوم ملاحظه می‌شود که مدلسازی میلگرد با رفتار الاستیک در مقطع بتنی الاستیک تغییر زیادی در تغییرشکل شمع نداشته ولذا بمنظور تخمین مقادیر تغییر مکان شمع تحت بار جانبی، مدلسازی واقعی میلگرد به‌صورت الاستیک تأثیرگذار نبوده و درجهت سادگی تحلیل‌ها می‌‍توان از مدلسازی آن صرفنظر کرد. اما همانطور که در نمودار مقایسه تغییر مکان افقی شمع در حالات اول و سوم نشان داده شده، ملاحظه می‌شود که تغییر مکان جانبی شمع می‌تواند تحت تأثیر آسیب دیدن بتن (ترک‌خوردگی) بسیار افزایش یابد که این افزایش در ترازهای نزدیک به‌سطح زمین مشهودتر است. بنابراین تازمانی‌که رفتار بتن وارد ناحیه غیرخطی نشده‌باشد، فرض رفتار الاستیک برای بتن و معادلسازی مقطع بتن‌آرمه با یک مقطع الاستسک، همگن و معادل غیردقیق نیست.

۲

مقایسه تغییر مکان افقی در ارتفاع شمع با فرض رفتار الاستیک برای حالات دوم و سوم

۳

مقایسه تغییر مکان افقی در ارتفاع شمع با فرض رفتار الاستیک برای حالات اول و دوم

نویسنده: رضا شهبازی

برای آگاهی از سرفصل های دوره لطفا فایل PDF سرفصل ها را مطالعه بفرمایید.

هیئت علمی عمران پارسیان

با اعضای هیئت علمی آموزشگاه عمران پارسیان آشنا شوید

برنامه کلاس های عمران پارسیان!

از برنامه تشکیل کلاس های عمران پارسیان مطلع شوید

 

 

 

همرسانی کنید:

دیدگاهتان را بنویسید