در سال های اخیر استفاده از بتن با مقاومت بالا در سازه ها به علت داشتن مقاومت بالا و اقتصادی تر بودن مورد توجه بسیاری از مهندسین سازه قرار گرفته است. بسیاری از مهندسین بتن با مقاومت بالا را به علت داشتن ویژگی های بسیار خوب از زیر مجموعه های بتن توانمند می داند. اما در سال های اخیر در آتش سوزی های بسیاری که در سازه ها به خصوص در تونل ها اتفاق افتاد مشخص شد که بتن با مقاومت بالا از توانمندی بسیار کمی در برابر آتش برخوردار است. لذا محققین به بررسی دلایل ضعف این نوع بتن در برابر آتش پرداختند. محققین در سال های اخیر آزمایشات گوناگونی بروی بتن با مقاومت بالا انجام داده اند و همگی تلاش نموده اند که طرح اختلاطی با عملکرد مطلوب در برابر آتش بدست بیاورند. در این تحقیق با توجه به نتایج محققین گذشته و با استفاده از دو روش بهینه سازی، به ارائه طرح اختلاط مناسب با عملکردی مطلوب تر در برابر آتش پرداخته شده است. چندین طرح اختلاط بتن با مقاومت بالا بر اساس طرح های آزمایشی ساخته شده و با انجام آزمایشات آتش بر روی آنها و با استفاده از نتایج حاصل وکاربرد روش های بهینه سازی چند طرح اختلاط با عملکردی مناسب در برابر آتش ارائه شده است.

امروزه به دلیل فواید مختلف بتن مقاومت بالا از جمله مقاومت فشاری و دوام بالای آن روند استفاده از این نوع بتن در صنعت ساختمان در حال افزایش است. اما ضعف عمده بتن مقاومت بالا در زمان افزایش حرارت و آتش سوزی، در آزمایشات انجام شده طی دهه اخیر مشخص شده است. به دلیل نفوذپذیری بسیار پایین بتن مقاومت بالا با افزایش حرارت فشار بخار عمده ای در بتن ایجاد شده و سبب رشد ترک در بتن می شود. حتی ممکن است فشار بخار باعث پوسته شدگی انفجاری بتن گردد که منجر به کاهش ناگهانی در ظرفیت باربری المان می شود. با تشکیل و رشد ترک در بتن مقاومت فشاری به شدت کاهش یافته و کرنش ها افزایش می یابد. این پروژه در سه بخش مختلف به بررسی اثر حرارت بر بتن، المان بتنی و قاب ساختمانی بتن مسلح مقاومت بالا می پردازد. در قسمت اول طی آزمایشات مختلف به بررسی پوسته شدگی و کاهش مقاومت فشاری بتن مقاومت بالا در زمان افزایش حرارت پرداخته شده است. در این مرحله شانزده طرح اختلاط مختلف بتن برای بررسی پوسته شدگی بتن در اثر حرارت بالا مورد بررسی قرار گرفت که نشان از استعداد بالای بتن مقاومت بالا به پوسته شدن داشت. سپس، پنج طرح اختلاط با افزودن الیاف پلی پروپیلن در دماهای مختلف مورد آزمایش مقاومت فشاری قرار گرفتند که کاهش شدید هشتاد درصدی در دمای هشتصد درجه سانتیگراد حاکی از حساسیت این نوع از بتن به دماهای بالا را نشان می داد. در بخش دوم مدل سازی ستون بتن مسلح مقاومت بالا به هنگام افزایش حرارت انجام شد. هدف از این مدل سازی پیش بینی افزایش نیروی محوری ناشی از انبساط حرارتی ستون بتن مسلح مقاومت بالا در زمان آتش سوزی بود. نتایج حاکی از وابسته بودن افزایش نیرو به میزان سختی محوری قید ناشی از کف ساختمان و مقدار بار محوری فشاری وارده بر ستون بود. این افزایش نیرو در بد ترین حالت کمتر از چهل درصد بار مجاز ستون بیشتر نبود که نشان از بحرانی نبودن این میزان افزایش نیرو در ستون دارد. در بخش سوم قاب بتن مسلح مقاومت بالا در سناریوهای مختلف آتش سوزی مورد بررسی قرار گرفت. بدین ترتیب که فرض شد آتش سوزی در طبقات مختلف سازه ده طبقه رخ دهد و ستون ها از چهار طرف و تیرها از سه طرف در معرض افزایش حرارت قرار بگیرند. سپس، برای بررسی مقاومت سازه آسیب دیده در برابر بارهای جانبی آنالیز بار افزون انجام شد که نتایج حاکی از تمرکز تغییرشکل جانبی سازه در طبقات آسیب دیده بود. بدین ترتیب طبقات آسیب دیده از حرارت به دلیل کاهش شدید در سختی و مقاومت جانبی، به ناحیه تمرکز خرابی در سازه تبدیل شدند. با توجه به نتایج به دست آمده لزوم بررسی سازه آسیب دیده در آتش سوزی و اقدام به مقاوم سازی آن ضروری به نظر می رسد.

هدف از این پایان نامه ساخت کامپوزیت قیر–نانولوله های کربن به روش امواج فراصوتی به منظور بررسی امکان و میزان بهبود خواص مکانیکی آن است. به بیان دیگر؛ در این تحقیق کامپوزیت قیر-نانولوله کربن ساخته و خواص مکانیکی آن بررسی شده است. روش ساخت به این صورت می باشد که نانولوله های کربن را قبل از پخش کردن در قیر در داخل اتانول بوسیله سونیکیتور پخش کرده و به مدت 24 ساعت در فور قرار داده می شود تا کاملاً اتانول آن بخار شود. مرحله بعد نانولوله های کربن خشک شده را با آسیاب کردن بصورت پودر درآورده و برای ساخت کامپوزیت از آن استفاده می شود. کامپوزیت در درصدهای مختلف وزنی نانولوله (تا 2 درصد وزنی) و با زمانهای متفاوت پالس دستگاه سونیکیتور در دمای 160 درجه سانتی گراد ساخته شده است. دو عامل درصد وزنی نانولوله ها و نحوه پالس دهی توسط دستگاه سونیکیتور به عنوان عوامل موثر بر رفتار نانوکامپوزیت فرض شده که اثر این دو عامل بر روی خواص مکانیکی بررسی شده است. آزمایشات بررسی خواص مکانیکی قیر شامل درجه نفوذ، درجه نرمی و کشش بوده که بر اساس استاندارد بر روی کامپوزیت قیر نانولوله های کربن انجام شد که نتایج آن مبین اصلاح و بهبود این مشخصات است. بر اساس نتایج هرچه زمان پالس روشن سونیکیتور کمتر و غلظت نانولوله های کربن بیشتر باشد، خواص مکانیکی کامپوزیت نانولوله های کربن-قیر بهتر می شود.

بعد از حوادث 11 سپتامبر 2001 توجهات بیشتری به مقاومت ساختمان ها در برابر آتش صورت گرفته است. ولی این توجهات بیشتر به سازه های فولادی بوده است، زیرا فولاد دارای حساسیت بیشتری در برابر آتش و حرارت بالا است. تحقیقات کمتری درباره رفتار سازه ی بتنی در برابر حریق نسبت به سازه های فولادی انجام شده است. سالانه تعداد زیادی ساختمان بتنی در معرض حریق قرار می گیرند، در نتیجه باید به کاهش مقاومت اعضای سازه بعد از حریق توجه کرد. بررسی های کمی در مورد تیرها بتنی، انجام شده است و نیز در تحقیقات شرایط تیرها در نظر گرفته نشده است، باتوجه به اینکه تیر بتنی در ساختمان از یک طرف در معرض حرارت قرار می گیرد و نیز در تیرهای بتنی رفتار قسمت فشاری و کششی بتن متفاوت است باید در تعیین کاهش ظرفیت خمشی تیرها این نکات در نظر گرفته شود که کدام قسمت تیر مورد حرارت قرار گرفته است. در این پایان نامه ابتدا به مرور کارهای گذشته در مورد اثرات حرارت بر بتن و تیر بتنی پرداخته شده است. بعد به بررسی اثرات آتش بر روی تیر بتنی به صورت آزمایشگاهی پرداخته شده است. در این تحقیق تیرها از یک طرف در معرض حرارت بالا قرار داده شده اند و برای جلوگیری از حرارت دیدن وجه های دیگر، تیر بتن مسلح از عایق بندی برای سه وجه دیگر تیر استفاده شده است. در نهایت ظرفیت خمشی پسماند تیرهای بتن مسلح اندازه گیری شد و با مدل های نرم افزاری مقایسه شد. منحنی لنگر انحنا برای تیرهای مدل شده کشیده شد. نتایج این مقایسه نشان داد که روش مدل سازی کامپیوتری قابل قبول است. بعد از صحت سنجی نتایج نرم افزار توسط نمونه های آزمایشگاهی در فصل بعد برای تعیین میزان اثر عمق تیرهای بتن آرمه در میزان تاثیر بر کاهش مقاومت خمشی، تیرها در عمق های مختلف مورد بررسی نرم افزاری قرار گرفت که در این بررسی ها به این نتیجه رسیدیم که عمق تیر دارای تاثیر در کاهش مقاومت تیرهای حرارت دیده است. درفصل آخر تاثیر میزان آرماتور کششی مقطع بر میزان کاهش مقاومت خمشی بررسی شد. این نتایج نشان دهنده حساسیت بیشتر تیرهای پر آرمه به حرارت بالا بود. نتایج این تحقیقات می تواند برای طراحی ایمن سازه های بتنی در برابر حریق در آینده مفید باشد. در ضمن این نتایج می تواند در بازرسی از ساختمان های بتنی حرارت دیده و تخمین میزان خسارت مفید باشد.