عمران و پروژه
اعتبار،چابکی،پاسخگویی

مدل سازی المان محدود غیرخطی تیرهای بتن آرمه

https://doi.org/10.22034/cpj.2026.573959.1429
دوره 8، شماره 3 - شماره پیاپی 85
خرداد 1405
صفحه 11-26
عمران و پروژه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

مرتضی عمویی 1
مهدیه صباغیان 2
علی خیرالدین 3
محمدرضا صباغیان 4

1 دانشکده مهندسی عمران ، دانشگاه گیلان، گیلان، ایران

2 دانشجوی دکتری عمران- سازه، دانشکده عمران و محیط زیست، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

3 استاد ممتاز دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، سمنان.

4 کارشناسی ارشد عمران-زلزله، دانشکده مهندسی عمران، آب و محیط زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران.

چکیده
رفتار غیرخطی تیرهای بتن مسلح به دلیل تشکیل ترک‌های متعدد و اندرکنش نیروهای مختلف پیچیده است. ازاین‌رو، برآورد دقیق این رفتار مستلزم آزمایش‌های تجربی و مدل‌سازی عددی مبتنی بر تحلیل اجزای محدود غیرخطی است. هدف این پژوهش، ارائه‌ی راهکارهایی برای مدل‌سازی دقیق و کارآمد تیرهای بتن مسلح در نرم‌افزارVector 2 به‌عنوان یکی از ابزارهای پرکاربرد تحلیل سازه‌های بتنی است. بدین منظور، چهار تیر بتن مسلح مستطیلی از مطالعات آزمایشگاهی موجود انتخاب و در نرم‌افزار Vector 2 شبیه‌سازی شده‌اند. تأثیر پارامترهای کلیدی مدل‌سازی بر دقت نتایج عددی بررسی و مقادیر بهینه‌ی آن‌ها تعیین شده است. نتایج تحلیل‌ها نشان می‌دهند که مدل اجزای محدود به‌کاررفته در Vector 2 قادر است منحنی‌های بار-جابجایی و الگوهای ترک‌خوردگی را با دقت مناسبی پیش‌بینی کند. همچنین، روش ارائه‌شده توانایی شبیه‌سازی رفتار تیرها را تحت مکانیسم‌های شکست خمشی و برشی دارد.

کلیدواژه‌ها

تیرهای بتن‌آرمه
نظریه میدان فشاری اصلاح‌شده
میدان تنش توزیع‌شده
تحلیل اجزای محدود غیرخطی
Vector 2
موضوعات

عنوان مقاله English

Nonlinear finite element modeling of reinforced concrete beams

نویسندگان English

Morteza Amooie 1
Mahdieh Sabbaghian 2
Ali kheyroddin 3
Mohammadreza Sabbaghian 4
1 Faculty of Civil Engineering, University of Guilan, Guilan, Iran.
2 PhD Student in Civil Engineering, Faculty of Civil Engineering and Environment, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
3 3. Distinguished Professor, Faculty of Civil Engineering, University of Semnan, Semnan
4 MSc in Civil Engineering, Faculty of Civil, Water and Environmental Engineering, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran.
چکیده English

Nonlinear behavior of reinforced concrete beams is complex due to the formation of multiple cracks and the interaction of various internal forces. Therefore, accurate prediction of this behavior requires experimental investigations and numerical modeling based on nonlinear finite element analysis. The objective of this study is to present effective and reliable approaches for modeling reinforced concrete beams in the software Vector2, as one of the widely used tools for concrete structural analysis. For this purpose, four rectangular reinforced concrete beams selected from existing experimental studies are simulated using Vector2. The influence of key modeling parameters on the accuracy of numerical results is investigated and their optimal values are identified. The analysis results indicate that the finite element model employed in Vector2 is capable of predicting load–displacement curves and cracking patterns with satisfactory accuracy. Moreover, the proposed approach is able to simulate beam behavior governed by both flexural and shear failure mechanisms.

کلیدواژه‌ها English

  • Reinforced concrete beams
  • Modified Compression Field Theory
  • Distributed Stress Field
  • Nonlinear finite element analysis
  • Vector2
ع
[1] P. Bernardi, R. Cerioni, and E. Michelini, “A nonlinear procedure for the analysis of RC
beams,” Procedia Structural Integrity, vol. 2, pp. 2873–2880, Jan. 2016, doi:
10.1016/J.PROSTR.2016.06.359.
[2] M. F. Giberson, “Two Nonlinear Beams With Definitions of Ductility,” Journal of the
Structural Division, vol. 95, no. 2, pp. 137–157, Feb. 1969, doi: 10.1061/JSDEAG.0002184.
[3] A. Calabrese, J. P. Almeida, and R. Pinho, “Numerical Issues in Distributed Inelasticity
Modeling of RC Frame Elements for Seismic Analysis,” Journal of Earthquake
Engineering, vol. 14, no. SUPPL. 1, pp. 38–68, 2010, doi: 10.1080/13632461003651869.
[4] F. J. Vecchio, “Disturbed Stress Field Model for Reinforced Concrete: Formulation,”
Journal of Structural Engineering, vol. 126, no. 9, pp. 1070–1077, Sep. 2000, doi:
10.1061/(ASCE)0733-9445(2000)126:9(1070).
[5] F. J. Vecchio and M. P. Collins, “Compression Response of Cracked Reinforced Concrete,”
Journal of Structural Engineering, vol. 119, no. 12, pp. 3590–3610, Dec. 1993, doi:
10.1061/(ASCE)0733-9445(1993)119:12(3590).
[6] E. Hognestad, “A study of combined bending axial load in reinforced concrete members,”
in Bulletin Series No. 399, Engineering Experimental Station: The University of Illinois,
1951.
[7] D. C. Kent and R. Park, “Flexural Members with Confined Concrete,” Journal of the
Structural Division, vol. 97, no. 7, pp. 1969–1990, Jul. 1971, doi:
10.1061/JSDEAG.0002957.
[8] H. B. Kupfer and K. H. Gerstle, “Behavior of Concrete under Biaxial Stresses,” Journal of
the Engineering Mechanics Division, vol. 99, no. 4, pp. 853–866, Aug. 1973, doi:
10.1061/JMCEA3.0001789.
[9] F. E. Richart, A. Brandtzaeg, and R. L. Brown, “The failure of plain and spirally reinforced
concrete in compression,” Urbana: University of Illinois., 1929.
[10] W. Ramberg and W. R. Osgood, “Description of stress–strain curves by three parameters,”
in National Advisory Committee For Aeronautics, Washington, 1943, p. Technical Note
No. 902.
[11] F. Vecchio, “Towards Cyclic Load Modeling of Reinforced Concrete,” ACI Struct J, vol.
96, no. 2, pp. 193–202, 1999.
[12] E. C. Bentz, “Explaining the Riddle of Tension Stiffening Models for Shear Panel
Experiments,” Journal of Structural Engineering, vol. 131, no. 9, pp. 1422–1425, Sep. 2005,
doi: 10.1061/(ASCE)0733-9445(2005)131:9(1422).
Civil and Project Journal, 2026, 8(3), 11-26
https://doi.org/10.22034/cpj.2026.573959.1429
26
[13] M. Seckin, “Hysteretic Behavior of Cast in-place Exterior Beam Column-slab
Subassemblies,” University of Toronto, 1981.
[14] F. J. Vecchio and W. Shim, “Experimental and Analytical Reexamination of Classic
Concrete Beam Tests,” Journal of Structural Engineering, vol. 130, no. 3, pp. 460–469, Mar.
2004, doi: 10.1061/(ASCE)0733-9445(2004)130:3(460).
  • تاریخ دریافت 15 آذر 1404
  • تاریخ بازنگری 04 دی 1404
  • تاریخ پذیرش 18 دی 1404
  • تاریخ اولین انتشار 18 بهمن 1404
  • تاریخ انتشار 01 خرداد 1405

صفحه اصلی

ارسال مقاله

تماس با ما