| تحلیل عددی میدان دما و تنش حرارتی در بتن حجیم تحت شوک حرارتی زمستانی با در نظر گرفتن جریان سیال خنک‌کننده |
| کد مقاله : 1069-CONCRETE |
| نویسندگان |
|
طیبه امیری *، احسان حسن زعیم، محمد نریمان خواه استان کرمان شهرستان سیرجان خیابان دهخدای جنوبی کوچه شماره 8 فرعی اول پلاک 26 |
| چکیده مقاله |
| کنترل ترک‌های حرارتی در بتن‌های حجیم، به‌ویژه در شرایط آب‌وهوایی سرد و تحت تأثیر شوک حرارتی سطح، یکی از چالش‌های اساسی در مهندسی عمران است. در مطالعات پیشین، جریان سیال درون لوله‌های خنک‌کننده و نرخ دقیق هیدراسیون اغلب با فرضیات ساده‌شده مدل‌سازی شده‌اند و رفتار حرارتی-سازه‌ای بتن در شرایط بحرانی زمستان کمتر با رویکرد کوپل بررسی شده است. در این پژوهش، یک چارچوب عددی کوپل (سیال-حرارتی-سازه‌ای) برای تحلیل دقیق میدان دما و تنش در بتن حجیم توسعه یافته است. برای این منظور، از دینامیک سیالات محاسباتی جهت مدل‌سازی سه‌بعدی و واقعی جریان سیال خنک‌کننده و از کدنویسی UDF بر اساس مدل جامع شوتر برای شبیه‌سازی دقیق نرخ تولید حرارت هیدراسیون استفاده شده است. شرایط مرزی محیطی بر اساس داده‌های واقعی هوای سرد (دمای ۰ درجه سانتی‌گراد) اعمال گردیده و تحلیل تنش‌های حرارتی در نرم‌افزار انسیس انجام شده است. پس از اعتبارسنجی مدل، رفتار بتن حجیم در حالت پایه و حالت مجهز به سیستم پس‌خنک‌سازی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در شرایط زمستانی، اوج گرادیان حرارتی و تنش در ۹۰ ساعت پس از بتن‌ریزی رخ می‌دهد که همزمان دمای هسته بتن به ۵۱ درجه سانتی‌گراد رسیده و سطح بیرونی تحت شوک سرمای محیط است. این گرادیان شدید منجر به ایجاد تنش‌های کششی بحرانی تا 5/6 مگاپاسکال در سطوح مجاور هوا و 5/13 مگاپاسکال در نواحی مقید می‌گردد. همچنین، بررسی سیستم پس‌خنک‌سازی نشان می دهد که اگرچه این روش دمای هسته را کنترل می‌کند، اما به دلیل ایجاد گرادیان موضعی، موجب تمرکز تنش در اطراف لوله‌ها می‌شود. یافته‌های این پژوهش ضرورت استفاده از استراتژی‌های ترکیبی مانند عایق‌کاری سطحی و پس‌خنک‌سازی داخلی را برای جلوگیری از ترک‌خوردگی زودرس در بتن‌ریزی‌های زمستانی اثبات می‌نماید. |
| کلیدواژه ها |
| بتن حجیم، هیدراسیون، دینامیک سیالات محاسباتی، تنش حرارتی، مدل‌سازی کوپل سیال-حرارتی-سازه‌ای |
| وضعیت: پذیرفته شده برای ارسال فایل های ارائه پوستر |
