شبیه سازی تاثیر میکروالیاف در تقویت رفتار بتن خود متراکم در برابر ترک خوردگی

این پژوهش به توسعه ی یک مدل عددی دقیق برای تحلیل رفتار ترک خوردگی در بتن خود متراکم تقویت شده با میکروالیاف (SCC-MF) اختصاص دارد. مدل پیشنهادی بر اساس روش توسعه یافته اجزای محدود (XFEM) و یک قانون چسبنده ی پارامتری شده طراحی شده است تا تاثیر خواص مکانیکی و ریز ساختاری میکروالیاف مانند طول موثر، نسبت طول به قطر، چسبندگی بین فازی و رفتار اصطکاکی را در فرآیند شکست بتن شبیه سازی نماید. ترکیب این مدل با آزمایش های بارگذاری سه نقطه ای و بررسی منحنی های بار CMOD امکان اعتبار سنجی دقیق مدل را فراهم کرد. نتایج نشان داد که افزایش درصد میکروالیاف از ۰٫۳۰ تا ۰.۷۵ موجب بهبود قابل توجه در مقاومت باقیمانده، انرژی شکست و تاخیر در شروع ترک می شود. شاخص های نوینی مانند مقاومت نسبی در CMOD (I)، افزایش انرژی شکست (IG) معرفی شدند که به طور مستقیم از نتایج شبیه سازی قابل استخراج بوده و پایه ای برای طراحی عملکردی مصالح فراهم می آورند. مدل عددی توسعه یافته توانست رفتار مکانیکی پس از ترک و رشد ترک را به گونه ای بازنمایی کند که با نتایج آزمایشگاهی موجود در ادبیات برای SCC حاوی الیاف فولادی و پلیمری تطابق کامل داشت. علاوه بر این مدل به مهندسان امکان می دهد تا نوع و مقدار بهینه میکروالیاف را بر اساس هدف عملکردی و دوام انتخاب کرده و از طریق نگاشت پارامترهای مدل به مقادیر طراحی طرح اختلاط بهینه ای ارائه دهند. در نهایت، این پژوهش چارچوبی نوآورانه و کاربردی را برای تحلیل و طراحی سازه های بتن خود متراکم با رویکرد کنترل عرض ترک و افزایش دوام فراهم می کند.

کلیدواژه ها:

بتن ، خود متراکم ، میکروالیاف ، روش اجزای محدود توسعه یافته (XFEM) ، مقاومت در برابر ترک خوردگی ، انرژی شکست