بررسي پديده خستگي و تغييرات تنش با به كارگيري ميلگردهاي داول كامپوزيتي FRP با قطرهاي متداول در روسازي هاي بتني به روش شبيه سازي المان محدود

Investigation of fatigue phenomena and stress variations by using FRP dowel bars

رفتار روسازيهاي بتني متاثر از عملكرد و ميزان قابليت انتقال نيرو از درزها و اتصالهاي آنهاست و شكست خستگي در ميله هاي داول، يكي از عوامل مهم در تحليل اين روسازي ها مي باشد. با توجه به انواع مصالح مختلف ميله هاي داول و اهميت تحليل خستگي در آنها و پيچيدگي رفتار روسازي در محل درزها، در اين پژوهش، براي اولين بار، براي مدلسازي خستگي داول‌ها از روش المان محدود استفاده شده و مقايسه تغييرات تنش در داول هاي پليمري مسلح شده با الياف (FRP) با داول هاي فولادي تحت تحليل خستگي و براي قطرهاي مختلف داول هاي مرسوم در روسازي‌هاي بتني، به انجام رسيده است. براي اين منظور، نه مدل از ميله هاي داول شامل سه قطر مختلف 16، 25 و 38 ميليمتر در سه جنس فولادي، كامپوزيت كربني و كامپوزيت شيشه در نرم افزار ANSYS شبيه سازي و تحليل گرديده و تحليل مورد استفاده در مدل ها تحليل خستگي مي باشد. خروجي هاي تحليل شامل تغييرات تنش و پارامترهاي خستگي از جمله LIFE و DAMAGE در تمام مدل ها استخراج شده است. نتايج نشان مي دهد در تمامي قطرهاي مورد بررسي مقدار تنش در مدل هاي داراي داول كامپوزيت كربني از ساير مدل ها كمترين مقدار را دارد و پس از آن مدل‌هاي داراي جنس داول بار كامپوزيت شيشه قرار دارد و بيشترين مقدار تنش مربوط به آرماتورهاي فولادي مي باشد. به عبارت ديگر داول هاي كامپوزيت شيشه، در انتقال بار بهتر عمل نموده و منجر به ايجاد تنش هاي گسيختگي كمتري در مدل شده و همچنين، قطر بزرگتر، منجر به تنش ماكزيمم كمتري در تحليل خستگي مدل شده است.

The behavior of concrete pavements is affected by the performance and the ability to transmit force through their joints and joints. The efficiency and useful life of these structures are directly dependent on the transmission forces. Therefore, the analysis of the performance of joints and joints of pavements has an important role in this case, which itself depends on the use of appropriate behavioral models to simulate the mechanism of force transfer. In this study, the main purpose is comparing the stress changes in FRP dowels with steel dowels under fatigue analysis. for this purpose, nine models including three different diameters of 16, 25 and 38 mm in three materials contains; steel, carbon composite (CFRP) and glass composite (GFRP) were simulated and analyzed in ANSYS software. The analysis used in the models is the Fatigue analysis performed at ANSYS-WORKBENCH. The analysis outputs including stress variations and fatigue parameters including LIFE and DAMAGE were extracted in all models. The results showed that in all the diameters studied, the stress value was the lowest in the models with CFRP dowels, followed by the models with GFRP dowels and the highest stress was related to steel bars. In other words, CFRP dowels performed better in load transfer and resulted in less fracture stresses in the model.