ارائه يك مدل بزرگ مقياس براي تحليل غيرخطي ساختمانهاي بنايي

A Macro-element Model for Nonlinear Analysis of Masonry Structures

در اين پژوهش، روشي محاسباتي مبتني بر قاب معادل براي ارزيابي ساختمانهاي بنايي ارائه مي‌شود. روش قاب معادل يك روش كاربردي به منظور مدلسازي سازه‌هاي بنايي مي‌باشد كه در محدوده‌هاي خطي و غير‌خطي دقت و سرعت مناسبي در مقايسه با روش‌هاي عددي ديگر دارد. در فرمول‌بندي المان‌هاي تيرستوني، مدلسازي غيرخطي گسترده انتخاب شده است و با استفاده از المان فايبر، رفتار غيرخطي مصالح به صورت گسترده در طول و مقطع هر عضو شبيه‌سازي گرديده است. همچنين به منظور اعمال رفتار برشي، مود خرابي لغزشي ملات و مود كششي قطري در المان‌هاي بنايي يك المان تماسي مبتني بر روش ترك پخشي معرفي و توسعه يافته كه در قالب كد نرم‌افزاري در Matlab پياده‌سازي شده است. مدل پيشنهادي قابليت ارزيابي اعضاء بنايي تقويت شده با پوشش بتن مسلح را نيز داراست. بدين منظور رفتار غيرخطي پوشش بتن مسلح در قالب المان فايبر و همچنين المان تماسي معرفي شده است. به منظور ارزيابي لرزه‌اي ديوارهاي بنايي، مدل‌هاي رفتاري پيشنهاد شده در دستورالعمل نشريه 360 نيز در قالب يك زيربرنامه در برنامه اصلي در نظر گرفته شده و با روش پيشنهادي سنجيده مي‌شود. همچنين، بازنويسي فرمولي المان پيشنهادي بر مبناي تئوري تير تيموشنكو به همراه اثرات اندركنشي محوري، خمشي و برشي در دامنه هر المان معرفي شده است. بر همين اساس، با استفاده از فاكتور اصلاح برشي مبتني بر روش ترك پخشي در توابع هرميتي، حل غيرخطي مستقيم تكراري براي هر گام بارگذاري انجام مي‌گيرد. صحت روش ارائه شده از طريق مقايسه با مطالعات آزمايشگاهي موجود مورد آزمون و ارزيابي قرار مي گيرد.

In this study, the macro modeling of masonry structures is used based on homogenous models, and an equivalent planar-frame model based analytical method is proposed for the purpose of masonry structures assessment. The equivalent frame model is a simple applicable approach which is almost accurate and time saving. Also, it holds proper convergence compared to the exact analytical and experimental methods. In the formulation of beam column elements, distribution of nonlinearity is chosen. Nonlinear constitutive model is simulated in the cross-sections and length-sections by the usage of fiber elements. For the consideration of shear behavior, bed joint sliding mode of failure and diagonal tension mode, smeared crack approach based interface element is developed in the Matlab framework. To consider seismic assessment of masonry walls, constitutive models is considered according to Instruction for Seismic Rehabilitation of Existing Buildings (No. 36) through a subroutine in main program. The accuracy of suggested approach is verified through comparison of experimental results and existing analytical methods.The comparison of experimental results with numerical results shows a good agreement.