مطالعه عددی رفتار محل اتصال در پل های پیش ساخته با بتن فوق توانمند

در این پژوهش، رفتار برشی محل اتصال بین قطعات سگمنتال بتن فوق توانمند (UHPC) به صورت عددی و در نرم افزار Abaqus بررسی شده است. باتوجه به اهمیت حیاتی عملکرد مکانیکی درز اتصال در تضمین پایداری سازه ای پل های سگمنتال، مدلی اجزای محدود با استفاده از مدل رفتاری Concrete Damaged Plasticity توسعه داده شد. مدل عددی با داده های آزمایشگاهی معتبر صحت سنجی شد و سپس در قالب یک مطالعه پارامتریک، تاثیر سه پارامتر اصلی شامل تعداد کلیدهای برشی، عمق کلید و فشار عمود بر درز بر ظرفیت برشی ارزیابی شد. نتایج تحلیل ها نشان داد که افزایش فشار عمود بر درز باعث ارتقای ظرفیت برشی و سختی اولیه در تمامی پیکربندی ها می شود؛ به ویژه در اتصالات تک کلید. افزایش تعداد کلیدها موجب توزیع یکنواخت تر تنش و افزایش قابل توجه ظرفیت نهایی شد. همچنین مشاهده شد که افزایش عمق کلید سختی اولیه را بهبود می بخشد؛ اما در برخی نمونه ها به رفتار شکننده تری پس از اوج منجر می شود. در ادامه، چهار رابطه طراحی رایج AASHTO، Voo، Gopal و Oettel برای پیش بینی ظرفیت برشی با نتایج عددی مقایسه شدند. نتایج نشان داد که روابط AASHTO و Oettel عملکرد دقیق تر و پایدارتری دارند، درحالی که مدل های Voo و Gopal انحراف زیاد دارند. در نهایت رابطه ساده شده برای تخمین ظرفیت برشی ناحیه اتصال نیز ارائه شد. یافته های این تحقیق می تواند به عنوان مبنایی برای اصلاح روابط آیین نامه ای و بهینه سازی طراحی درزهای اتصال سگمنتال در پل های UHPC استفاده کرد.

کلیدواژه ها:

بتن فوق توانمند ، پل پیش ساخته بتنی ، درز خشک ، روش اجزا محدود ، ظرفیت برشی