تجزیه و تحلیل کمانش تجربی و عددی یک طاق TRC نازک
چکیده
پوسته ها در بتن تقویت شده منسوج (TRC)، با توجه به تقویت غیر خورنده خود می توانند بسیار نازک ساخته می شوند. در نتیجه، کمانش به یک پارامتر مهم تبدیل می شود. به دلیل کمبود اطلاعات در پیشینه پژوهش، در این مطالعه، تجزیه تحلیل تجربی و عددی مربوط به رفتار کمانش طاق TRC ارائه شده است (عرض 2 متر، ارتفاع 0.2 متر ، ضخامت 3.7 میلی متر)، که تا زمان کمانش در معرض بار فشار یکنواخت قرار دارد. این آزمایش با استفاده از روش ریکس در نرم افزار آباکوس و پیاده سازی نقص های هندسی شبیه سازی می شود. شبیه سازی ها با داده های تجربی مطابقت دارند و به مدل اعتبار می بخشند، که این پیش بینی کمانش در زمان طرحی پوسته های TRC را امکان پذیر می سازد.
مقدمه
بررسی مداوم ترکیب های سیمانی در سال های اخیر منجر به توسعه مواد سخت کننده فشار با استحکام فشاری و کششی ، تورق و جذب انرژی بالا شده است. با ترکیب مواد یکپارچه و یک ماتریس دانه ریز، ماده ای به نام بتن تقویت شده منسوج (TRC) به دست می آید. از آن جا که منسوجات برای کپی کردن شکل هر قالب انعطاف پذیر هستند، همان طور که نشان داده شده است، شکل های پوسته منحنی و پیچیده می توانند به دست آیند. به دلیل ویژگی های مکانیکی نسبتا خوب TRC و تقویت غیر خورنده، پوسته های TRC می توانند بسیار نازک باشند.این اخیرا در دانشگاه RWTH اخن اثبات شده است، که در آن یک پاویون متشکل از چهار پوسته TRC با موفقیت ساخته شده است. هر پوسته، که به عنوان یک بخش پیش ساخته تولید می شود، در مرکز خود توسط یک ستون بتنی تقویت شده فولادی پشتیبانی می شود. این پوسته ها با ضخامت 6 سانتی متر، که با 12 لایه از یک تقویت منسوج غیر خورنده فیبر کربن تقویت می شوند، دارای مساحت پایه 7 ×7 متر هستند و در یک شبکه 2 در 2 تنظیم شده اند، در نتیجه یک پاویون 14 × 14 متر به دست آمده که نشان دهنده قابلیت ساختار های TRC است.
Abstract
Shells in textile reinforced concrete (TRC) can be made very thin thanks to their non-corroding reinforcement. Consequently, buckling becomes an important parameter. Because of the lack of data in literature, this paper presents the experimental and numerical analysis on the buckling behaviour of a TRC dome (2 m span, 0.2 m height, 3.7 mm thick), which is subjected to a uniform pressure load until it buckles. This experiment is simulated using the Riks method in Abaqus and implementing geometrical imperfections. The simulations correspond well to the experimental data and validate the model, which enables the prediction of buckling, necessary when designing thin TRC shells.
1. Introduction
The persistent investigation of cementitious composites in recent years led to the development of strain hardening materials with high compressive and tensile strength, ductility and energy absorption. By combining continuous fabrics with a fined grain matrix a material, known as textile reinforced concrete (TRC), is obtained. Because the textile is flexible enough to copy the shape of any mould, strongly curved and complex shell shapes can be obtained, as demonstrated in [1,2]. Because of the relatively good mechanical properties of TRC and the non-corroding reinforcement, TRC shells can be executed (very) thin. This was recently proven at RWTH Aachen University, where a pavilion composed of four hypar TRC shells [3,4] was successfully constructed. Each shell, produced as a precast part, is supported at its centre by a steel reinforced concrete column. The 6 cm thick shells, reinforced with 12 layers of a non-corroding textile reinforcement of carbon fibres, have a base area of 7 × 7 m and are arranged in a 2 by 2 grid, resulting in a pavilion of 14 × 14 m and showing the potential of TRC structures.
1. مقدمه
2. بررسی تجربی
2.1. بتن تقویت شده منسوج: انتخاب مواد
2.2. هندسه و تولید یک پوسته TRC
2.3. ابزار آزمایش و راه اندازی آزمایش
3. نتایج تجربی
3.1. رفتار انحراف – فشار
3.2. رفتار کشش- فشار
3.3. رفتار شکست
4. مدل عددی
4.1. ساخت مدل
4.2. معرفی نقص های هندسی
4.3. تجزیه و تحلیل غیر خطی
5. مقایسه نتایج تجربی با شبیه سازی عناصر محدود
5.1. رفتار فشار- جابه جایی
5.2. تکامل کشش
6. نتیجه گیری
منابع
Abstract
1. Introduction
2. Experimental investigation
2.1. Textile reinforced concrete: material choices
2.2. Geometry and production of a TRC shell
2.3. Experimental instrumentation and test set-up
3. Experimental results
3.1. Deflection–pressure behavior
3.2. Strain–pressure behavior
3.3. Failure behavior
4. Numerical model
4.1. Model build-up
4.2. Introduction of geometrical imperfections
4.3. Non-linear analysis
5. Comparison experimental results to finite element simulation
5.1. Pressure–displacement behavior
5.2. Strain evolution
6. Conclusions
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه