تحليل اجزاء محدود و تجربي رفتار پيوستگي بين آرماتور و بتن حاوي الياف، ميكروسيليس و نانوسيليس

Finite Element and Experimental Analysis of Bond Behavior Between Reinforcement and Concrete Containing Fibers, Silicafume and Nanosilica

رفتار پيوستگي بين آرماتور و بتن به جهت كاربرد روزافزون بتن مسلح در سازه هاي مختلف از جمله مهم ترين موضوعات مورد بررسي در دنيا مي­باشد. در اين پژوهش كـه به‌صورت آزمايشگاهي و مدل­سازي اجزاء محدود توسط نرم افزار ABAQUS انجام‌گرفته است، 36 طرح اختلاط بتني با سه نوع رده مقاومتي سيمان و با درصدهاي مختلف الياف پليمري، ميكروسيليس و نانوسيليس ساخته شده و تاثير اين مواد بر رفتار پيوستگي بين آرماتورهاي فولادي و بـتن و برخي خـواص مكـانيكي بـتن ازجمله مقاومـت فشـاري آن سنجيده شده است. روش استفاده از فنر غيرخطي نيز جهت مدل­سازي اين رفتار پيوستگي ارائه شده و مورد تحليل ديناميكي غيرخطي واقع شده است. نتايج حاكي از هماهنگي قابل قبول مدل با نتايج آزمايشگاهي دارد. همچنين نشان مي­دهد در اين روش به دليل وجود فنر، نحوه مش بندي المان­ها تاثير ناچيزي بر نتايج پيوستگي- لغزش خواهد داشت. علاوه بر اين، نتايج حاصل از آزمايشات و مقايسه آن با نتايج مدل­سازي نشان مي­دهد كه تاثير الياف در مقاومت پيوستگي ناچيز ولي در نحوه شكست بسيار موثر است. تركيب توام ميكرو و نانوسيليس نيز مي­تواند باعث بهبود مقاومت پيوستگي در حدود 20% گردد به طوري كه استفاده از درصدي برابر از اين دو ماده بهترين نتايج مقاومت پيوستگي را به دنبال داشته است.

Bond behavior between reinforcement and concrete, due to increasing application of reinforced concrete, is one of the most important issues all over the world. In this research, which has been done experimentally and finite element (FE) modeling (using ABAQUS software), 36 mixtures are deigned considering three cement strength grades and various percentages of polymer fibers, silica fume and nano-silica. The effects of these admixtures on the bond behavior between concrete and reinforcement and also the compressive strength of concrete are investigated. The method of applying nonlinear spring (translator) for finite element modeling is presented and the model is analyzed using nonlinear dynamic analysis. The results yielded acceptable correlation between experimental and FE model. Since there are some translators in model, it can be mentioned that the results of bond slip are not influenced by meshing algorithm. Moreover, comparison of the experimental and FE results showed that while the effect of fiber in bond strength is negligible, it can be so effective in determining the failure shape. The combination of silica fume and nano silica can also improve the bond strength about 20% so that applying equal amount of these two admixtures may leads to the best strength results.