بررسی رفتار تنش-کرنش بتن های با مقاومت بالا که توسط فولادهای جانبی محصور شده اند توسط پژوهشگران مختلفی بطور گسترده مورد توجه بوده و برای رسیدن به نگرش صحیحی از عملکرد این نوع بتن تعداد زیادی آزمایش صورت پذیرفته است. در نتیجه روابط تنش-کرنش متعددی در مورد ستون های با بتن با مقاومت بالا ارائه شده است. از آن جائیکه هر مدل بر پایه تعداد محدودی از داده های آزمایشگاهی هر پژوهشگر پیشنهاد شده، غالباً هر مدل نسبت به داده های آزمایشگاهی که براساس آن ارائه شده تخمین مناسبی داشته و در مورد سایر داده ها پیش بینی واقع بینانه ارائه نمی کند. در این تحقیق تمامی مدل ها و داده های آزمایشگاهی قابل دسترس که توسط پژوهشگران در زمینه بررسی مقاومت و شکل پذیری ستون های با بتن با مقاومت بالا ارائه و انجام شده است جمع آوری شده و براساس نتایج این پژوهش ها و از طریق بکاربستن علم تحقیق در عملیات مدلی مناسب پیشنهاد شد. همچنین با استفاده از تحلیل یقین اندیشانه نشان داده شد که مدل پیشنهادی در مقایسه با سایر مدل ها مطابقت بسیار خوبی با نتایج آزمایشگاهی دارد. در نهایت از طریق تحلیل احتمال اندیشانه و روش شبیه سازی مونت کارلو قابلیت اطمینان تمامی مدل ها مشخص و سطح ایمنی هر کدام تعیین گشت.

در سال‏های اخیر پیشرفت‏های چشم‏گیری در صنعت تکنولوژی بتن صورت گرفته و استفاده از بتن توانمند به عنوان ماده‏ای انعطاف پذیر که در شرایط مختلف می‏تواند جوابگوی نیاز طراحان باشد رو به گسترش است. یکی از ویژگی‏های مهم بتن توانمند که باعث گردیده مورد توجه طراحان وپژوهش‏گران قرار بگیرد نفوذپذیری اندک و در نتیجه دوام بالاتر آن در مقایسه با بتن معمولی است. با وجود انجام تحقیقات مختلف در زمینه بتن توانمند هنوز به تمام سوالات علمی و فنی مطرح در مورد آن پاسخ کامل و جامع داده نشده و از این جهت می‏تواند موضوعی برای انجام پژوهش‏های بیشتر باشد. یکی از مسائلی که پیرامون دوام بتن توانمند در برابر یخبندان مطرح می‏باشد روش ارزیابی مقدار دوام آن در برابر چرخه‏های انجماد و ذوب است. با وجود آنکه روش astm c666 متداول‏ترین روش برای ارزیابی دوام بتن در برابر یخبندان به شمار می‏رود اما استفاده از آن برای ارزیابی دوام بتن توانمند در برابر یخبندان مورد توافق همه محققین نمی‏باشد و بنابراین نیاز به انجام آزمون‏های بیشتری جهت بررسی کارایی آن احساس می‏شود. در گزارش حاضر برای ارزیابی دوام بتن توانمند و تعیین ضریب دوام بتن در برابر چرخه‏های انجماد و ذوب از دو روش شیب اولیه منحنی تنش-کرنش و امواج فراصوت برای تعییین مدول الاستیسیته دینامیکی استفاده شده است. علاوه بر این به دلیل وجود گزارش‏هایی مبنی بر تاثیر مثبت استفاده از پودر سنگ بر دوام بتن، این موضوع نیز مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج آزمایش‏ها نشان می‏دهد که مقادیر ضرایب دوام بتن حاصل از دو روش آزمون فراصوت و شیب اولیه منحنی تنش-کرنش با یکدیگر متناسبند. لیکن آزمون فراصوت دوام بالاتری را برای نمونه‏های بتنی در برابر چرخه‏های انجماد-ذوب نشان داده است. همچنین چرخه‏های انجماد و ذوب بیشترین تاثیر را بر روی کاهش مقاومت فشاری نمونه‏ها نسبت به ضریب دوام بتن داشته‏اند. استفاده از پودر سنگ در بتن توانمند نیز باعث کاهش مقاومت فشاری و دوام در برابر چرخه‏های انجماد و ذوب گردیده است.

در این پایان نامه، مسئله سازگاری بین بتن اولیه و مصالح ترمیم در فرآیند ترمیم بتن بررسی می شود. سازگاری را می توان یک تعادل فیزیکی، شیمیایی و الکتروشیمیایی بین مصالح ترمیم و بتن موجود تعریف کرد. در این تحقیق برای مطالعه سازگاری بین بتن اولیه و مصالح ترمیم، سه ماده ترمیم انتخاب شده و تاثیر پارامترهای مختلف بر سازگاری بررسی گردید. به منظور شناخت خصوصیات مکانیکی مواد، آزمایشات مقاومت فشاری، کششی و خمشی بر روی مصالح ترمیم و بتن اولیه انجام گرفته است. آزمایش های مقاومت پیوستگی برش مایل و خمش سه نقطه ای تیر مرکب (سازگاری) نیز به منظور بررسی نمونه های مرکب انجام شده است. پارامترهای متغیر در نمونه های مختلف شامل تفاوت در مقاومت فشاری و خمشی ماده ترمیم و بتن اولیه، مقاومت پیوستگی برش مایل، تفاوت در روش عمل آوری ماده ترمیم و نوع بافت سطح تماس بوده است. سطح تماس دو ماده در نمونه های مرکب به دو روش صاف و سندبلاست شده آماده سازی شده و برای عمل آوری مصالح ترمیم از دو روش عمل آوری ترکیبی و عمل آوری مرطوب استفاده گردید. بر اساس نتایج حاصل از آزمایشات بر روی پارامترهای بررسی شده در این پژوهش می توان پارامترهای «نسبت مقاومت خمشی» در شرایط عمل آوری مرطوب(با ضریب همبستگی 44/0) و «مقاومت پیوستگی» در شرایط عمل آوری مرطوب و سطح تماس زبر(با ضریب همبستگی 36/0) را بر سازگاری بین مصالح ترمیم و بتن اولیه موثر دانست. سایر پارامترهای مورد بررسی رابطه ای با سازگاری از خود نشان ندادند. سازگاری بین مصالح ترمیم و بتن اولیه به میزان قابل ملاحظه ای متأثر از روش عمل آوری ماده ترمیم است. مصالح ترمیم مورد بررسی در این پژوهش در شرایط عمل آوری ترکیبی سازگاری بهتری با بتن اولیه از خود نشان دادند. مود شکست تیر مرکب نیز تحت تأثیر روش آماده سازی سطح قرار دارد. مقاومت پیوستگی مصالح ترمیم و بتن اولیه به طور مشخص تحت تأثیر مقاومت نسبی مواد، بافت سطح تماس و روش عمل آوری قرار دارد. نمی توان در رابطه با تأثیر بافت سطح بر مقاومت پیوستگی اظهار نظر کرد. برخی مواد ترمیم با سطح تماس زبر مقاومت پیوستگی بیشتری دارند، برخی با سطح صاف. روش عمل آوری نیز بر مقاومت پیوستگی موثر است اما تأثیر آن در مواد مختلف متفاوت است. برخی مواد در عمل آوری مرطوب پیوستگی بالاتری دارند و برخی در عمل آوری ترکیبی.

یکی از حساس ترین قسمت های یک سازه اتصالات آن می باشد. عملکرد مناسب اتصالات مختلف در یک سازه به خصوص در مواجهه با بارهای ناشی از زلزله تأثیر بسیار زیادی در بالا رفتن میزان جذب و استهلاک انرژی ناشی از نیروهای اعمال شده خواهد داشت. به همین دلیل شناخت رفتار واقعی اتصالات تحت نیروهای مختلف هموره مورد توجه و تمرکز محققین و پژوهشگران بوده است. یکی از مهمترین انواع اتصالات در سازه های بتن آرمه که مورد بحث ما نیز می باشد، اتصالات تیر به ستون است. در این تحقیق سعی بر این است که با بکارگیری مدلهای نوین که اخیراً توسط بعضی از محققین و پژوهشگران به منظور بیان رفتار اتصالات تیر به ستون و در یک قالب ریاضی صورت گرفته بتوان به بررسی آنها پرداخته و نیروی برشی ناحیه اتصال را به کمک این مدل در اتصالات خارجی تیر به ستون تعیین کرده و با نیروی بدست آمده در نمونه های مشابه آزمایشگاهی مقایسه نمود. همچنین با تعریف سه مود گسیختگی که عبارتند از: مود گسیختگی اتصال نوع یک، مود گسیختگی اتصال نوع دو و مود گسیختگی تیر می باشد به بررسی آنها پرداخته و مشخص شد که مود گسیختگی اتصال نوع دو مناسبترین مود اتصال تیر به ستون می باشد و با نتایج نمونه آزمایشگاهی نزدیکی بیشتری دارد.

برای بالا بردن دقت تحلیل دینامیکی مخازن ذخیره آب، بررسی مشخصه ها و رفتار ارتعاشی سیستم آب و سازه از اهمیت زیادی برخوردار می باشد. در این پایان نامه به منظور بررسی رفتار ارتعاشی مخازن ذخیره آب، دو مخزن مستطیلی بتنی به صورت مخزن کامل و مخزن u شکل ساخته و برای حالت های مختلف ارتفاع آب، آزمایش مودال بر روی آن انجام شد. در بخش تحلیلی، یک برنامه از روش اجزای محدود به زبان فرترن تهیه شده و به کمک آن مخازن ساخته شده در آزمایشگاه مدل شدند و نتایج آن با پاسخ های آزمایش مقایسه و مطابقت خوبی مشاهده گردید. بر اساس نتایج آزمایشگاهی و تحلیلی با زیاد شدن ارتفاع آب درون مخزن، مقادیر فرکانس ها کاهش داشته در صورتیکه درصد میرایی افزایش می یابد. در مورد رابطه افزایش ارتفاع آب در مخزن و کاهش فرکانس ها و افزایش میرایی در این بخش از پژوهش بحث و بررسی شده است. همچنین در تحلیل، اثر امواج سطحی بر روی نتایج وابسته به ارتعاش آزاد در حوزه فرکانس، یعنی فرکانس های طبیعی، شکل مودها و توابعِ پاسخِ فرکانسی مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس نتایج تحلیل ها، در نظر گرفتن امواج سطحی منجر به پدیدار شدن تعداد زیادی فرکانس های مربوط به بخش مواج و اعمال فشارهای دینامیکی در قسمت های بالایی مخزن نسبت به حالت نبود امواج سطحی می شود. محاسبه فشار هیدرودینامیکی مهمترین مسئله در تحلیل سیستم های آب و سازه می باشد. در آیین نامه های طراحی، فشار هیدرودینامیکی آب بر روی بدنه مخزن با فرض صلب بودن دیوارها بدست می آید. در این پژوهش، به منظور در نظر گرفتن اثر انعطاف پذیری دیوارها در محاسبه فشار هیدرودینامیکی و در تحلیل دینامیکی سازه، از یک روش پیشنهادی اجزای محدود به صورت حل گام به گام در حوزه زمان استفاده شده است. پس از تحلیل تاریخچه زمانی تحت شتاب افقی زمین، پاسخ های دینامیکی شامل تغییرمکان ها، برش های پایه و فشارهای هیدرودینامیکی مورد بررسی قرار گرفتند. از مقایسه پاسخ ها نتیجه گرفته می شود که استفاده از روش جرم افزوده که توسط آیین نامه ها بر پایه مدل هاسنر پیشنهاد شده است، محافظه کارانه می باشد. ارائه تحلیل های دقیق با استفاده از حل مستقیم و غیر عددی معادلات دیفرانسل حاکم بر مسئله از اهمیت زیادی برخوردار است. پاسخ بدست آمده از حل دقیق، معیار و محک مطمئنی برای سنجش دقت روش عددی مورد بررسی و یا هر روش عددی دیگر خواهد بود. همچنین آشکار است به دلیل بزرگی مجموعه و تعداد درجات آزادی فراوان موجود در روش عددی اجزای محدود، زمان لازم برای دستیابی به پاسخ عددی سیستم قابل توجه می باشد. باید دانست که در نظر گرفتن اندرکنش سازه – سیال نیز سبب افزایش زمان اجرای برنامه و کاهش کارایی آنها می گردد. بنابراین شایسته خواهد بود که با ارائه روش های کارا و موثری برای تحلیل مسئله، بتوان دقت مورد نیاز را تأمین کرد و زمان اجرای برنامه ها را کاهش داد. در همین راستا، در این پژوهش مسئله ارتعاش آزاد و اجباری سازه انعطاف پذیر و سیال تراکم پذیر در دو حالتِ بود و نبود امواج سطحی، در محیطی دوبعدی با دو شیوه دقیق و عددی حل شده است. این محیط دوبعدی، یک مخزن مستطیلی با دو دیوار انعطاف پذیر و کف صلب می باشد که سطح آن می تواند دارای امواج سطحی نیز باشد. این تحلیل ها، همگی در حوزه فرکانس، با فرض رفتار خطی به انجام می رسند که با استفاده از تبدیلات فوریه پاسخ ها را می توان به حوزه زمان نیز منتقل کرد. در پایان، نتایج حاصل از روش عددی اجزای محدود با پاسخ های دقیق مقایسه شده و دقت روش عددی مزبور مورد سنجش و ارزیابی قرار می گیرد.

قاب های خمشی بتنی که از اتصال تیرها و ستون ها تشکیل شده اند، یکی از متداول ترین سیستم های مقاوم در برابر بارهای جانبی به شمار می روند. بررسی های انجام شده بر روی آثار زلزله های متعدد نشان داده است که اتصالات تیر- ستون بتنی در قاب های خمشی ضعیف ترین نقط? این سازه ها و عامل اصلی تخریب آنها هستند. بر این اساس، مطالعات بسیاری دربار? طراحی محل اتصال تیر و ستون و اصلاح ضوابط آیین نامه ها انجام گرفت که بخش عمد? آنها مربوط به سال های 1970 تا 2005 میلادی می باشند. یکی از مشکلات عمده در اجرای اتصالات بتنی، تمرکز آرماتورهای تیر و ستون در محل هسته است که ویبر? بتن را دشوار می سازد. به این منظور، تلاش می شود تا با تغییر نوع خم میلگردهای طولی تیر یا کاربرد بتن خودتراکم و یا استفاد? همزمان از هر دو، مشکل فوق را کاهش داده یا برطرف نمود. تغییر آرایش میلگردها در محل هسته، همچنین می تواند موجب تغییر مکانیزم شکست اتصال از مود برشی در هسته به مود خمشی در تیر گردد. این موضوع به ویژه در اتصالاتی که در اثر زلزله دچار خسارت شده و نیاز به ترمیم یا تقویت دارند حائز اهمیت است. در این تحقیق، رفتار اتصالات خارجی تیر- ستون بتنی با توجه به نوع خم میلگردهای طولی تیر در محل هست? اتصال (90 درجه و 45 درجه) و نوع بتن مصرفی (معمولی و خودتراکم) به صورت آزمایشگاهی و تحلیلی بررسی می شود. در بخش آزمایشگاهی، تعداد 24 نمون? اتصال خارجی تیر- ستون بتنی با مقیاس 2/1 ساخته شده است. نمونه های مورد نظر دارای 5 الگوی متفاوت آرماتوربندی در ناحی? هست? اتصال و 4 الگوی بتن ریزی هستند. دو نوع بتن معمولی و خودتراکم با دو مقاومت mpa30 و mpa45 در این نمونه ها به کار گرفته می شوند. در بین الگوهای آرماتوربندی، تفاوت اصلی در نوع خم میلگردهای طولی تیر در محل هست? اتصال است که در دو وضعیت 90 درجه و 45 درجه مورد بررسی قرار می گیرد. علاوه بر آن، اثرات میلگردهای عرضی و طولی ستون در ناحی? هسته و نیز محل شروع خم 45 درج? میلگردهای طولی تیر در رفتار اتصالات مطالعه خواهد شد. کلی? نمونه های آزمایشگاهی، تحت اثر بارهای چرخه ای با کنترل تغییر مکان جانبی نسبی انتهای تیر قرار گرفته و نمودار بار- تغییر مکان و نیز الگوی ترک خوردگی هر یک از آنها تا زمان شکست به دست می آید. در این تحقیق همچنین تلاش می شود تا مدل تحلیلی دقیق و مناسبی با استفاده از نرم افزار abaqus ایجاد شود به طوریکه کلی? اجزای سازه شامل جسم بتنی و میلگردهای طولی و عرضی، به صورت سه بعدی و بدون ساده سازی و یا حذف نقاط کم اهمیت (مانند انحنای موجود در محل خم آرماتورها) در تحلیل وجود داشته باشند. مدل سازی بتنی در این نرم افزار مستلزم انتخاب پارامترهای گوناگونی است که در شرایط مختلف و برای سازه های متفاوت ممکن است نیاز به تغییر داشته باشند. از اینرو، قبل از استفاده از مدل تحلیلی لازم است تا سازگاری آن توسط مطالعات آزمایشگاهی موجود و یا مطالعات تحلیلی دیگر به اثبات برسد. پس از انطباق نتایج تحلیلی و نیز سازگاری مدل تحلیلی با مشاهدات آزمایشگاهی، مدل نرم افزاری به دست آمده به منظور انجام تحلیل حساسیت اتصالات به کار گرفته می شود. در این بخش از تحقیق، تاثیر مقدار نیروی محوری ستون، درصد میلگردهای طولی ستون، درصد میلگردهای عرضی در ناحی? هسته، مقاومت بتن، نوع بتن مصرفی و نوع خم میلگرد طولی تیر در رفتار اتصال بصورت تحلیلی مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج نشان می دهند که اگرچه ظرفیت باربری، کارایی و قابلیت جذب انرژی در اتصالات با خم 45 درجه اندکی کمتر از اتصالات با خم 90 درجه است، اما شکست اتصال در حالت 45 درجه از مود برشی خارج شده و بخش اصلی هست? اتصال که خود، قسمتی از ستون است و وظیف? انتقال بارهای ثقلی را به عهده دارد دچار خسارت نمی شود. وجود خم 45 درجه در میلگردهای طولی تیر، مقاومت برشی اتصال را تا حدی افزایش می دهد اما نمی تواند جایگزین میلگردهای عرضی هست? اتصال شود. طبق بررسی های آزمایشگاهی، استفاده از بتن خودتراکم علاوه بر سهولت اجرا، باعث افزایش کارایی و ظرفیت باربری اتصال به ویژه در نمونه های با خم 90 درجه می گردد. کاربرد این نوع بتن باعث کاهش عرض ترک ها نیز می شود. در هر دو نوع بتن معمولی و خودتراکم، ظرفیت باربری، کارایی و قابلیت جذب انرژی اتصال با افزایش میلگردهای طولی ستون، میلگردهای عرضی هست? اتصال و افزایش مقاومت بتن، زیاد می گردد. بر اساس نتایج تحلیلی، تغییر نیروی محوری ستون در ظرفیت باربری اتصالات تاثیر چندانی نشان نمی دهد.

میلگردهای پلیمری مسلح الیافی frp به دلیل دوام بالا به عنوان مسلح کننده برای سازه های در معرض خوردگی استفاده می شوند. منحنی تنش- کرنش این میلگردها تا لحظه گسیختگی خطی است که باعث کاهش شکل پذیری اعضای مسلح شده با این میلگردها شده است. تیرهای مسلح شده با میلگردهای پلیمری الیافیgfrp به دلیل مدول الاستیسیته کم این میلگردها در مقایسه با تیرهای بتن مسلح فولادی، دارای خیز و عرض ترک‎های بیشتری می‎باشند. هدف از این رساله، ارائه روابطی جدید برای ممان اینرسی موثر این تیرها بر مبنای داده‎های آزمایشگاهی و الگوریتم ژنتیک می‎باشد. همچنین در این تحقیق، اثر مدول‎الاستیسیته میلگردهای frp در روابط مقاومت پیوستگی وارد شده و با نتایج آزمایشگاهی این تحقیق و 43 نمونه تیری وصله دار مسلح شده با میلگردهای frp مختلف در سایر پژوهش ها مقایسه شده‎ است. در بخش آزمایشگاهی این تحقیق، 15 نمونه آزمایشگاهی تیری مسلح شده با میلگردهای gfrp به عرض 150، ارتفاع مقطع 200 و طول 2300 میلی متر طراحی و ساخته شده اند. این نمونه ها به دو گروه تقسیم می-شوند. در گروه اول 9 نمونه تیری بدون وصله و در گروه دوم 6 نمونه وصله دار ساخته شده اند. به کمک آزمایش استاتیکی خیز وسط دهانه، مقاومت پیوستگی و شکل‎پذیری نمونه های آزمایشگاهی مورد بررسی قرار می گیرند. در آزمایش مودال نیز مقادیر تجربی فرکانس ها و شکل های مود به منظور استفاده در تابع هدف بهینه سازی و به هنگام سازی سختی تیر خسارت خورده برداشت می شوند. در بخش تحلیلی این تحقیق، روابط ممان اینرسی موثر پیشنهادی به گونه‎ای تخمین زده می‎شوند که تفاوت بین نتایج بدست آمده از مدل‎های پیشنهادی و داده‎های آزمایشگاهی بدست آمده از این تحقیق و 55 نمونه تیری بدون وصله سایر پژوهش ها توسط الگوریتم ژنتیک کمینه شود. سپس، خیز حاصل از مدل‎های پیشنهادی با خیز تجربی و مقادیر بدست آمده از روابط آیین‎نامه‎ای و مدل‎های سایر پژوهش‎گران مقایسه می‎گردد. در تیرهای مسلح شده با میلگردهایgfrp، کاهش سختی پس از ترک خوردگی شدیدتر خواهد بود. برای ارزیابی وضعیت سازه های موجود پس از ایجاد خسارت باید مدل اجزای محدود آن ها به هنگام شود. در این تحقیق، یک روش عملی شناسایی خسارت معرفی می شود. با استفاده از الگوریتم ژنتیک توزیع سفتی خمشی تیر به گونه ای تخمین زده می شود که فرکانس ها و شکل های مود بدست آمده از مدل تحلیلی کم ترین خطا را با مقادیر آزمایشگاهی بدست آمده از آزمایش مودال داشته باشد. نتایج نشان می‎دهند که خیز بدست آمده از مدل‎های ممان اینرسی موثر پیشنهادی به نتایج آزمایشگاهی نزدیک‎ می‎باشد. نتایج مقاومت پیوستگی نیز نشان می‎دهند که رابطه اصلاح شده پیشنهادی در این تحقیق مطابقت خوبی با نتایج آزمایشگاهی دارد. بر اساس نتایج آزمایش-ها، شکل پذیری نمونه های وصله دار بیشتر از نمونه های مشابه و بدون وصله است. همچنین، با به کارگیری مقدار مناسبی آرماتور جانبی در طول وصله مود شکست پیوستگی از شکافت پوشش بتن به بیرون کشی آرماتور تبدیل خواهد شد که باعث افزایش شکل پذیری می شود. نتایج ارزیابی خسارت نیز نشان می دهند که مقادیر ممان اینرسی تخمین زده شده با وضعیت ترک خوردگی نمونه های آزمایشگاهی در همان سطح بارگذاری هم خوانی دارند.

در حـال حاضر پـایـایی پیوستگی بین بتن و ورق های پلیمری مسلح با الیاف (frp) در شرایط مختلف محیطی از بحرانی ترین مسایل در رابطه با استفاده از ورق frp برای مقاوم سازی و بازسازی سازه ها به حساب می آید. در میان شرایط محیطی مختلف، رطوبت به عنوان یکی از عـوامل تـاثیرگذار محیـطی، در بررسی مقـاومت پیوستگی بتن و ورق frp حـائز اهمیت ویژه ای مـی باشد که در این کار پژوهشی به آن پرداخته شده است. در این تحقیق برای بررسی اثر رطوبت نسبی محیط و رطوبت سطحی در زمان تقویت بر مقاومت نهایی اعضای خمشی بتنی، تعداد 45 عدد تیر بتنی غیر مسلح با مقیاس کوچک و به ابعاد mm 150×150×750 ساخته شد. نمونه های بتنی از دو رده ی مختلف مقاومتی شامل بتن با مقاومت معمولی mpa 38 و بتن با مقاومت بالا mpa 69 ساخته و پس از قرار گیری در شرایط محیطی مرطوب با ورق های cfrp و یا gfrp تقویت شدند. شرایط محیطی آزمـایش شامل دو حـالت مختلف رطوبت نسبی محیط (65% و 90%) و دو حالت مختلف رطوبت سطحی (70% و 90%) بودند. تقویت تعداد 8 عدد از نمونه ها به عنوان نمونه ی کنترلی در محیط آزمایشگاه صورت گرفت. لازم به ذکر است برای مشخصات یکسان حداقل دو نمونه ساخته شد. پس از تقویت، نمونه ها تحت آزمایش خمش چهار نقطه ای قرار گرفتند. پارامترهای اندازه گیری شده در این کار شامل بار، جابجایی وسط دهانه، کرنش وجه فشاری در تار بالایی مقطع، کرنش وجه کششی در تار پایینی مقطع و کرنش ورق های frp بود. نتایج نشان می دهد تقویت نمونه ها در شرایط محیطی مرطوب در رطوبت نسبی 65% و با رطوبت سطحی 70% تاثیر قابل توجهی بر مقـاومت نهـایی نمونه ها (شامل نمونه هـای ساخته شده از بتن با مقاومت بالا و نمونه های ساخته شده از بتن با مقاومت معمولی و همچنین تقویت شده با ورق های cfrp و gfrp) ندارد، در صورتی که تقویت در رطوبت نسبی 90% باعث کاهشی در حدود 7% و تقویت با رطوبت سطحی 90% باعث کاهشی در حدود 11% در مقاومت نهایی می شود که نشان دهنده ی تاثیر بیشتر رطوبت سطحی در مقایسه با رطوبت نسبی محیط بر مقاومت نهایی می باشد. همچنین کاهش مقاومت در نمونه-های تقویت شده با ورق gfrp در رطوبت نسبی 90%، حدود 5/2% و با رطوبت سطحی 90%، حدود 5/1% بیشتر از کاهش مقاومت در نمونه-های تقویت شده با ورق cfrp می باشد.

یکی از مهمترین انواع پوسته ها، پوسته های استوانه ای است که کاربرد فراوانی در بسیاری از شاخه های مهندسی دارد. به علت کم بودن ضخامت پوسته در مقایسه با سایر ابعاد آن، کمانش به عنوان یک حالت حدی برای تحلیل پوسته محسوب می گردد. یکی از راه های افزایش مقاومت کمانشی پوسته ها، استفاده از سخت کننده است که می تواند به صورت طولی، حلقوی و یا ترکیبی از این دو باشد. یک پوسته ی استوانه ای در طول عمر خود ممکن است تحت بارگذاری های مختلف قرار گیرد. فشار محوری همواره یکی از حالت های بحرانی برای پوسته به شمار می رود. از این رو در این پژوهش، ابتدا رفتار کمانشی پوسته های استوانه ای تحت اثر فشار محوری مورد بررسی قرار گرفته است. سپس اثر سخت کننده های حلقوی، طولی و شبکه ای با در نظر گرفتن عامل هایی مانند ابعاد، شکل و موقعیت سخت کننده ها بر روی مقاومت کمانشی پوسته ها تحت اثر فشار محوری در نظر گرفته شده است. با بررسی پوسته های تقویت شده با سخت کننده های حلقوی مشاهده گردید که با افزایش نسبت طول به شعاع پوسته (l/r) مقاومت کمانشی تحت اثر فشار محوری کاهش می یابد. این در حالی است که برای پوسته های تقویت شده با سخت کننده های طولی، افزایش نسبت l/r تاثیر چندانی بر مقاومت کمانشی محوری نخواهد داشت. همچنین نشان داده شد که برای جلوگیری از کمانش موضعی بهتر است که سخت کننده های طولی در تمام طول پوسته های استوانه ای تقویت شده ادامه یابند. با بررسی شکل سطح مقطع سخت کننده های طولی نیز مشاهده گردید که سطح مقطع u شکل نسبت به سطح مقطع های مستطیلی، l شکل و t شکل تاثیر بیشتری در افزایش مقاومت کمانشی محوری پوسته های استوانه ای دارد. در نهایت با مقایسه ی اثر سخت کننده های حلقوی، طولی و شبکه ای با مقدار مصالح یکسان مشاهده گردید که سخت کننده های شبکه ای به علت استفاده از سخت کننده های حلقوی و طولی به صورت توام بیشترین تاثیر را در افزایش مقاومت کمانشی محوری پوسته ها دارند. در ادامه نتایج حاصل از این پژوهش به طور خلاصه آورده می شود. 1- تعداد سخت کننده های حلقوی باید به اندازه ای باشد که فاصله ی بین سخت کننده ها به اندازه ی کافی کوچک شود تا از کمانش موضعی پوسته ی بین سخت کننده ها جلوگیری کند. از این رو استفاده از سخت کننده هایی با ابعاد کوچکتر که در فاصله ی کوتاهتر از یکدیگر قرار دارند بهتر از استفاده از سخت کننده هایی است که دارای ابعاد بزرگتر بوده و در فاصله ی دورتری از هم قرار می گیرند. به عنوان مثال برای یک پوسته ی استوانه ای با مشخصات هندسی r/h=100 و l/r=1 که دارای سخت کننده های حلقوی با نسبت br/h=2 و ?dr/l=0.3 می باشند، اگر از 4 عدد سخت کننده با عرض dr=15cm استفاده شود مقاومت کمانشی 16.61 درصد افزایش می یابد، در حالی که با استفاده از 12 عدد سخت کننده با عرض dr=5cm مقاومت کمانشی 43.82 درصد افزایش خواهد یافت. 2- در مورد سخت کننده های طولی نیز استفاده از سخت کننده هایی با ابعاد کوچکتر در فاصله های محیطی کمتر نسبت به سخت کننده هایی با ابعاد بزرگتر در فاصله های دورتر، موثرتر می باشد. به عنوان مثال برای یک پوسته ی استوانه ای با مشخصات r/h=100 و l/r=1 با 12 عدد سخت کننده با مشخصات هندسی bs/h=1 و ds=12cm مقاومت کمانشی تنها 7.77 درصد افزایش می یابد، در حالی که با 24 عدد سخت کننده با مشخصات هندسی bs/h=1 و ds=6cm، مقاومت کمانشی 33.92 درصد افزایش خواهد یافت. 3- شکل سطح مقطع سخت کننده ها نیز یک عامل موثر در میزان مقاومت کمانشی پوسته های تقویت شده با سخت کننده های طولی تحت اثر فشار محوری می باشد. در این پژوهش از 4 نوع سطح مقطع مستطیلی، l شکل، t شکل و u شکل استفاده شد و مشاهده گردید که سطح مقطع u شکل بیشترین تاثیر و سطح مقطع مستطیلی کمترین تاثیر را دارد. به عنوان مثال برای پوسته ی استوانه ای با مشخصات r/h=100 و l/r=1 که دارای 24 عدد سخت کننده ی طولی با سطح مقطع های as=48cm2 می باشد، میزان افزایش مقاومت کمانشی به ازای سخت کننده ها با سطح مقطع مستطیلی 44/72 درصد است. در حالی که برای سخت کننده های u شکل 107.07 درصد می باشد.

در این پایان نامه روش های ارزیابی سازه ها و شناسایی خسارت در آن ها بر اساس روش های نوین پردازش داده های مودال بررسی می شود. برای این هدف، دسته بندی روش های شناسایی خسارت به صورت سنتی و نوین انجام گرفت. پس از بررسی توانایی ها و کاستی های هر یک از آن ها، تاریخچه ای از پژوهش های انجام شده در این زمینه ارائه شد. هم چنین موجک ها به عنوان یکی از روش های نوین پردازش سیگنال وجایگزینی برای روش های سنتی پردازش داده های مودال مورد ارزیابی قرار گرفت. برای مکان یابی و شدت سنجی خسارت ها به کمک ضریب های سیگنال جزئیات، روش هایی ارائه و بررسی شدند. داده های مودال به دست آمده از الگوی عددی و آزمایشگاهی برای ارزیابی توانایی روش های ارائه شده مورد استفاده قرار گرفتند. این داده ها شامل شکل مودهای ارتعاشی و کرنش های مودال بودند. پس از بررسی موجک های مختلف در فاصله های نمونه برداری، موجک مادر مناسب برای شکل مود های ارتعاشی و کرنش های مودال انتخاب شدند. بررسی سیگنال های جزئیات نشان دادند در حالت کلی، کرنش های مودال نسبت به شکل مود های ارتعاشی حساسیت بیشتری به خسارت دارند. بر طبق انتظار، افزایش فاصله های نمونه برداری از توانایی روش در شناسایی محل دقیق خسارت می کاهد. به منظور مکان یابی خسارت ها، شاخص خسارت هم پایه شده به کمک آزمون فرض معرفی و ارزیابی گردید. پس از روی هم گذاری نتیجه ها و به کار بردن پنجره بندی، محل خسارت ها به درستی آشکار گردید. برای هماهنگی بیشتر با داده های واقعی، دو گونه نوفه به شکل مودهای ارتعاشی اضافه شد. بررسی داده های مودال آغشته به نوفه نشان دادند که شاخص خسارت به دست آمده از شکل مود های ارتعاشی و کرنش های مودال برای نوفه گونه اول، موفق به شناسایی درست محل خسارت شده اند. این موفقیت برای نوفه دوم فقط در شاخص خسارت محاسبه شده به کمک کرنش های مودال دیده شد. برای ارزیابی شدت خسارت در سازه ها به کمک تبدیل موجک ها، از دو شاخص آماریrmsd و ccdm استفاده شد. نتیجه این شاخص ها نشان دادند که rmsd توانایی ارزیابیدرست روند شدت خسارت بین حالت های خسار های ساختگی را ندارد و شاخص ccdm، موفق به شناسایی درست این روند شده و می تواند علاوه بر تخمین درست شدت خسارت در مرحله های مختلف خسارت، به شناسایی روند افزایشی بین حالت های مختلف خسارت ساختگی بپردازد. بر پایه ی کارمایه موجک ها نیز برای سنجش شدت خسارت ها شاخص هایی ارائه شدند. شاخص پیشنهادیei، توانست روند افزایش خسارت در مرحله های مختلف و بین خسارت های ساختگی را به خوبی ترسیم کند. برای شناسایی هم زمان محل و شدت خسارت ها در سازه های تیری، الگوریتم نوینی بر پایه کارمایه موضعی موجک ها پیشنهاد شد. راهکار پیشنهادی می تواند خسارت های ساختگی تکی و چندتایی را در الگوی عددی آشکار سازد. درستی این راهکار با کمک داده های مودال تجربی نیز به اثبات رسید. این داده ها با فرابینی ارتعاش نمونه تیرهای بتنی از حالت نخستین تا شکست نهایی به دست آمدند. نتیجه های تحلیل عددی و آزمایش تجربی نشان می دهند که روش پیشنهادی می تواند با شمار محدودی از مودهای ارتعاشی، محل و شدت خسارت ها را به خوبی آشکار کند. با کاربرد الگوریتم پیشنهادی در فضای کرنش های مودال می توان خسارت هایی را که در گام های نخست روی داده شناسایی و برای پیشگیری از شکست ناگهانی سازه تصمیم گیری کرد.

با پیشرفت دانش و صنعت ساختمان مصالح جدید زیادی متناسب با کاربردهای مهندسی عمران معرفی و استفاده شده اند. مصالح هوشمند نمونه ای از موادی است که امروزه توجه زیادی را به خود معطوف کرده است. در این تحقیق مصالح هوشمند معرفی شده و خصوصیات و توانایی های آنها مورد ارزیابی قرار می گیرد. آلیاژهای حافظه دار شکلی بعنوان یکی از مهمترین مصالح هوشمند و ابزارهای مختلفی که با استفاده از آن ساخته می شوند مورد مطالعه قرار می گیرند. خصوصیات مکانیکی و ویژگی های منحصر به فرد و قابلیت استفاده از این ابزارها در مقاوم سازی لرزه ای سازه بیان می شود. تحلیل دینامیکی غیر خطی بر روی ساختمان های بتنی مسلح با استفاده از نرم افزار کامپیوتری seismostruct با هدف یافتن اثر میله های ساخته شده با آلیاژهای حافظه دار شکلی در این پایان نامه انجام شده است. به منظور سنجش مدل موجود در برنامه seismostruct برای شبیه سازی آلیاژ حافظه دار شکلی، پاسخ نمونه نرم افزاری با نتایج آزمایشگاهی مقایسه می شود. ارتعاش زمین با شدت مختلف و با استفاده از شتابنگاشت زمین لرزه شهرستان های بم و طبس بر روی ساختمان های سه و شش طبقه اعمال شد. نتایج ده ها تحلیل رایانه ای انجام شده کاهش چشمگیر جابجایی نسبی طبقات را در اثر استفاده از میله های sma برای تقویت دیوارهای آجری، نشان می دهد. نتایج این تحقیق نشان می دهد ساختمان تقویت شده با مصالح هوشمند حتی هنگام بروز ارتعاشات شدید تغییر شکل ماندگار محسوسی نخواهد داشت.

تیرهای عمیق از اعضای پر کاربرد در سازه های بتن مسلح هستند. در برخی موارد لازم است در این اعضا بازشو تعبیه شود. تیرهای عمیق با بازشو نیاز به روشی برای طراحی مقرون به صرفه دارند که منجر به ارائه آرایش تقویت کاربردی و مناسب برای آنها شود. روش بست و بند (stm) را می توان به عنوان یک روش قدرتمند و مستقیم در طراحی این اعضا نام برد. اما پژوهش های صورت گرفته اخیر نشان می دهد که این روش قادر به مدل کردن دقیق رفتار تیرهای عمیق، به خصوص تیرهای عمیق با بازشو نیست. همچنین روش مذکور منجر به شکل پذیری کم و آرایش آرماتورگذاری پیچیده و در برخی موارد نامناسب می شود. استفاده از روش بهینه سازی همگن کامل را می توان از جمله راه های اصلاح روش stm دانست. اگرچه مطالعات گذشته نشان دادند که این روش می تواند بسیاری از مشکلات مدل stmرا رفع کند، اما با توجه به عدم وجود اطلاعات جامع آزمایشگاهی در این زمینه نمی توان به نتایج این روش اعتماد کرد. راه دیگر برای رفع مشکلات طراحی تیرهای عمیق با بازشو استفاده از مصالح مناسب تری برای این اعضا است. بر اساس پژوهش های گذشته ثابت شد که استفاده از الیاف فولادی موجب بهبود قابل توجه در رفتار تیرهای عمیق با بازشو می شود. اما تا کنون روش طراحی مناسبی برای طراحی این اعضا معرفی نشده است. در این پژوهش دو تیر عمیق بتن مسلح با بازشو با هدف ارزیابی روش بهینه سازی همگن کامل بررسی شدند. نتایج آنها با تیرهای مشابه برگرفته از ادبیات مقایسه شد. تیرهای بتن مسلح که خرپای اولیه آنها با استفاده از روش بهینه سازی همگن کامل تعیین شده بود؛ با حداقل تقویت ممکن بار مناسبی را تحمل می کردند.اما در حد سرویس ترک هایی نگران کننده را نشان دادند.روشی پیشنهادی برای طراحی تیر های عمیق sfrc با بازشو معرفی شد. برای بررسی نتایج این روش، دو تیر عمیق sfrc با بازشو ساخته شد. نتایج آزمایش این تیرها نشان داد، روش طراحی پیشنهادی عملکرد مناسبی در طراحی این تیر ها دارد. استفاده از الیاف فولادی موجب افزایش شکل پذیری تیرهای عمیق با بازشو می شود. بار اولین ترک در این تیرها به 2 برابر افزایش یافت. این نمونه ها ظرفیت باربری مشابه نمونه های بتن مسلح داشتند.

یکی از راه کارهای اصلی برای بهبود رفتار اتصال های بتن آرمه، ارتقا خصوصیات مکانیکی بتن مصرفی است. بر این اساس، پژوهش حاضر با هدف بررسی اثر بتن فوق توانمند با مقاومت فشاری بالای mpa 115، دارای درصدهای مختلف الیاف فولادی، بر رفتار چرخه ای اتصال های تیر-ستون بتن آرمه انجام گرفته است. در این پژوهش، ابتدا طرح اختلاطی برای بتن فوق توانمند خودمتراکم طراحی شده و سپس تأثیر الیاف فولادی بر خصوصیات مکانیکی آن مورد بررسی قرار گرفته است. پس از مشاهده نتایج مطلوب، تعداد شش نمونه اتصال خارجی تیر-ستون بتن آرمه با نصف ابعاد واقعی ساخته شده و با اعمال بار رفت و برگشتی مورد آزمایش قرار گرفته است. بتن مصرفی در هسته اتصال از نوع معمولی و فوق توانمند دارای صفر، 1 و 2 درصد حجمی الیاف فولادی بوده و همچنین اثر حذف خم میلگرد طولی تیر و میلگرد عرضی هسته اتصال مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که بتن فوق توانمند حاوی الیاف فولادی در مقایسه با بتن معمولی، می تواند انرژی مستهلک شده و ظرفیت باربری اتصال را به ترتیب تا 92 و 46 درصد افزایش دهد. همچنین استفاده از بتن فوق توانمند الیافی در اتصال، موجب افزایش سختی، کاهش طول مفصل پلاستیک و حذف کامل ریزش بتن این ناحیه گردیده است. علاوه بر این، آزمایش ها نشان داد که استفاده از بتن فوق توانمند به همراه الیاف فولادی، راهکاری مناسب برای کاهش ازدحام میلگردهای هسته اتصال می باشد.

با بررسی های انجام شده روی تأثیر نانوذرات بر بتن مشخص شده که نانوذرات با یک فرآیند فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی بتن را متراکم ساخته و در مقاومت بتن تأثیر مطلوبی می گذارد. در این پایان نامه، مسأله سازگاری بین بتن اولیه و مصالح ترمیم در فرآیند ترمیم بتن بررسی می شود. سازگاری را می توان یک تعادل فیزیکی، شیمیایی و الکتروشیمیایی بین مصالح ترمیم و بتن موجود تعریف کرد. در پژوهش حاضر رفتار فیزیکی و مکانیکی بتن اولیه و ملات بتنی حاوی نانومنیزیم و نیز عملکرد تیرهای ترمیم شده با ملات بتنی حاوی نانومنیزیم مورد بررسی قرار می گیرد. برای این منظور از دو نوع طرح شامل بتن اولیه و ملات بتنی حاوی 5/0، 5/1 و 5/2 درصد وزنی سیمان استفاده گردید و آزمایش های مقاومت های فشاری و کششی 3، 7، 28 و 63 روزه بر روی بتن اولیه و 1، 3، 7 و 28 روزه بر روی ملات بتنی انجام شد. آزمایش مقاومت خمشی چهار نقطه ای 28 و 63 روزه بر روی بتن اولیه و 28 روزه بر روی ملات بتنی انجام شد. برای ترمیم تیرهای بتنی، سطح تماس بتن اولیه و ملات بتنی به دو روش صاف و زبر آماده سازی شد و تحت آزمایش خمش چهار نقطه ای به منظور سازگاری بین مصالح ترمیم و بتن اولیه قرار گرفت. برای آزمایش مقاومت فشاری از نمونه استوانه ای با ابعاد mm75×mm150 و مکعبی با ابعاد mm50×mm50×mm50، مقاومت کششی از نمونه های استوانه ای با ابعاد mm75×mm150 و برای تیرهای خمشی ساده و ترمیم شده از ابعاد mm76×mm76×mm305 استفاده گردید. در این پژوهش حدود 114 نمونه استوانه ای، 100 نمونه مکعبی و 70 عدد تیر خمشی ساده و ترمیم شده (تیر مرکب) ساخته شد. نتایج نشان داد که با افزایش حضور نانوذرات در بتن اولیه و ملات بتنی، مقاومت فشاری، کششی و خمشی نسبت به نمونه شاهد روند صعودی داشته و در مورد تیرهای ترمیم شده، نمونه های با سطح زبر دارای مقاومت خمشی بیشتری نسبت به نمونه های با سطح صاف می باشند که بخشی از این افزایش مقاومت خمشی را می توان به افزایش مقاومت کششی و فشاری ملات ترمیمی و بخش دیگر آن را به اثر نانوذرات منیزیم در محل پیوند بتن اولیه و ملات ترمیمی نسبت داد.

با توجه به اهمیت طراحی صحیح دیوار برشی و بکارگیری پتانسیل های ظرفیتی موجود در سازه، در نظر گرفتن کلیه عوامل موثر بر عملکرد دیوار برشی، برای دستیابی به مدل کاملی از رفتار دیوار ضروری به نظر می رسد. در این میان بررسی اندرکنش تاوه به عنوان یکی از عناصر اصلی متصل به دیوار با دیوار برشی، می تواند به فهم جامع تر از پیچیدگی های رفتار دیوار و تاوه و دستیابی به مدل صحیح تری از چگونگی توزیع نیروها در دیوار منجر شود. ولی در حال حاضر طراحان اغلب با ساده سازی زیاد، سیستم دیوار را به عنوان یک دیوار مجزا برای رسیدن به مدل موثر دیوار در نظر می گیرند که این نمی تواند پاسخ واقعی یک دیوار در سازه را بیان کند و عملا چشم پوشی از ظرفیت برشی واقعی است هدف اصلی این تحقیق بررسی ظرفیت و رفتار دیوار برشی بتنی با در نظرگرفتن اثرات ناشی از اندرکنش تاوه و دیوار است. این بررسی به صورت مقایسه رفتار دیوارهای برشی مجزا با سیستم های تاوه-دیوار متناظر با آن ها انجام می شود. سیستم های تاوه- دیوار در واقع همان دیوارهای برشی هستند که تعداد مختلف تاوه روی ارتفاع آن ها قرار گرفته است. بررسی های ذکرشده به صورت آنالیز استاتیکی غیرخطی نمونه های انتخابی در نرم افزار abaqus صورت گرفته و سعی شده است تا با مشخص کردن پارامترهای موثر بر اندرکنش بین دیوار برشی و تاوه، رفتار دیوار برشی با و بدون وجود تاوه مقایسه گردد. نتایج این بررسی ها در قالب نمودارها و کانتورهای کرنش ارائه شده اند. بررسی ها نشان می دهند که اثرات تاوه ها بر رفتار دیوار و عملکرد سیستم تاوه- دیوار بسیار متاثر از ارتفاع دیوار برشی بوده و نتیجه اندرکنش تاوه و دیوار برای دیوارهای برشی کوتاه، متوسط و بلند متفاوت است. درمورد دیوارهای برشی کوتاه و متوسط، افزودن تاوه به دیوار برشی و تحلیل دیوار به صورت یک سیستم یکپارچه تاوه- دیوار برشی، به طور کلی مقاومت، سختی و ظرفیت برشی دیوار برشی را افزایش می دهد و ناحیه شکست فشاری و کششی دیوار را به طرز قابل توجهی محدودتر می نماید. اما این روند با افزایش تدریجی ارتفاع دیوار، شدیدا کاهش یافته و در مورد دیوارهای برشی بلندتر دیگر شاهد بروز این تغییرات در عملکرد دیوار در حضور تاوه، نخواهیم بود و به عبارتی می توان گفت که نقش تاوه ها در بهبود ظرفیت برشی دیوار در سازه های کوتاه و متوسط بیشتر از سازه های بلند است.

سیستمهای کف و سقف برای تحمل بارهای ثقلی و انتقال این بارها به تیرها، ستونها و یا دیوارها طراحی میشوند. علاوه بر این آنها نقش کلیدی در توزیع نیروهای ایجاد شده توسط زلزله به سیستمهای مقاوم جانبی با عملکردی شبیه دیافراگم، ایفا میکنند. در ساختمانهای بتن مسلح، انعطافپذیری درون صفحهای دیافراگم به جهت سادهسازی در نظر گرفته نمی شود. در مورد انعطاف پذیری دیافراگم، در گذشته پژوهشهای زیادی انجام شده است. 3 و تعداد طبقات 3 و × 2 و 3 × در این تحقیق با انتخاب دو نوع ساختمان با نسبت ابعاد دیافراگم 3 5، با سیستم مقاوم جانبی دوگانه (قاب خمشی و دیوار برشی) به بررسی رفتار الاستیک و غیر الاستیک دیافراگم و اندرکنش آن با سیستم مقاوم جانبی تحت دو شتابنگاشت نزدیک گسل طبس و نورث ریج پرداخته شده است. در این پژوهش مجموعاً 24 تحلیل تاریخچه زمانی ( 12 تحلیل تحت اثر شتابنگاشت زلزله نورث - انجام شده است. تحت اثر abaqus ریج و 12 تحیل تحت اثر شتابنگاشت زلزله طبس) توسط نرمافزار هر شتابنگاشت 4 تحلیل الاستیک (سیستم مقاوم جانبی و دیافراگم هر دو الاستیک)، 4 تحلیل غیر الاستیک (سیستم مقاوم جانبی و دیافراگم هر دو غیر الاستیک) و 4 تحلیل دیافراگم الاستیک (سیستم مقاوم جانبی غیر الاستیک و دیافراگم الاستیک) صورت پذیرفته است. جابجایی نسبی ،ns و ew تحلیلهای الاستیک و غیر الاستیک برای تعیین برش پایه در دو جهت طبقات و جابجایی کل در دو جهت و همچنین میزان تغییر شکل درون صفحهای دیافراگم مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت.

در این مطالعه هدف اصلی شناسایی رفتار و ظرفیت دیوارهای برشی به عنوان یکی از مهمترین اجزاء سازه ای در سازه های بتن آرمه و سازه های مختلط خصوصاً در زمینه مقابله با نیروی جانبی مخرب زلزله می باشد. به این منظور در بخشهایی از این گزارش به جمع آوری و تحلیل بخش عمده ای از تحقیقاتی که توسط پژوهشگران مختلف در سراسر جهان در این خصوص در سالهای اخیر به انجام رسیده و گزارشهای تفصیلی مربوط به آن در مراجع معتبر بین المللی چاپ شده است پرداخته شد. سپس دیوارهای نمونه موجود با روش المان محدود و توسط نرم افزار ansys و همچنین با استفاده از ضوابط آیین نامه aci 318-08 و مبحث 9 مقررات ملی ساختمان مجددا تحلیل شده و نتایج حاصله با نتایج موجود مقایسه گردید. نتایج حاصل این تحقیق حاکی از آن است که نرم افزار ansys در برآورد ظرفیت دیوار برشی های بتن مسلح با مقاومت بالا از صحت بالایی برخوردار است به گونه ای که نتایج حاصله بسیار نزدیک به نتایج آزمایشگاهی بوده است. در آیین نامه طراحی aci 318-08 و مبحث 9 مقررات ملی ساختمان نتایج پیش بینی شده در نمونه هایی که دارای شکست خمشی بوده اند تطبیق خوبی با نتایج آزمایشگاهی داشته است. ولی در مورد نمونه های دارای شکست برشی ضوابط آیین نامه های مذکور ظرفیت برشی مقطع را محافظه کارانه پیش بینی می کند.

یکی از انواع سقف هایی که امروزه بسیار مورد توجه قرار گرفته، سقف مرکب با عرشه فولادی است. توجیه اقتصادی این نوع سقف در ترکیب فولاد و بتن و قرارگیری آن ها در محل مناسب به لحاظ نوع رفتار و قابلیت های این مصالح می باشد. عملکرد مناسب این سیستم تا حد زیادی به میزان انتقال برش بین عرشه فولادی و بتن بستگی دارد، که انتقال برش نیز به چند عامل وابسته است. استفاده از برش گیر های انتهایی و ایجاد آج و انواع زایده ها می تواند به افزایش درگیری بین عرشه فولادی و بتن منجر شود که تاثیر مثبتی بر رفتار دال دارد. بیشترین عامل خرابی و شکست در این نوع دال، جدا شدگی و لغزش طولی بین دو ماده می باشد. در این مطالعه به بررسی وسیع تر این عوامل، مکانیزم های شکست، مرور تعدادی از آزمایش های انجام شده، توضیح روش های طراحی دال و بررسی اثر متغیرهایی از جمله ضخامت ورق، طول دهانه و ضخامت بتن بر روی ظرفیت دال پرداخته شده است. روش های مختلفی برای پیش بینی ظرفیت خمشی این دال وجود دارد و بهترین روش، آزمایش دال مرکب در مقیاس واقعی می باشد. به همین دلیل تعدادی آزمایش جهت بررسی رفتار دال مرکب با یک نوع عرشه فولادی جدید انجام شده است. تعداد 4 عدد نمونه آزمایشگاهی ساخته شده و مورد آزمایش قرار گرفته است. مهمترین نتیجه ای که از این آزمایش ها بدست آمد مربوط به نسبت پیوند برشی بین دال مرکب و عرشه فولادی می باشد. همچنین مشخص گردید که مکانیزم تخریب نمونه ها، شکست پیوند برشی می باشد و تغییرات ظرفیت باربری نمونه ها ارتباط مستقیم با تغییر دهانه برشی دارد. با توجه به نتایج به دست آمده از آزمایش ها توصیه می گردد که در اجرای این نوع سقف ها به خصوص در شرایط تک دهانه از میلگرد تقویت خمشی استفاده گردد.

در سال های اخیر بنا به نیازهای متفاوت، توجه بسیاری از پژوهشگران به ارزیابی لرزه ای و آسیب پذیری سازه ها، در حالت عادی یا پس از تجربه زلزله معطوف شده است. از آنجایی که تشخیص وضعیت سازه بعد از زلزله از اهمیت ویژه ای برخوردار است، توانایی تحمل و امکان ادامه سرویس دهی آن برای زلزله های بعدی از طریق برآورد میزان آسیب آن و توسط شاخص خسارت مشخص می شود. در این پژوهش به ارزیابی خسارت لرزه ای وارد بر سیستم های سازه ای بتن مسلح قبل و پس از بهسازی به وسیله frp پرداخته می شود. برای این منظور از دو قاب یک ساختمان بتن مسلح 10 طبقه به ارتفاع طبقات 4/3 متر که یکی از قاب ها با سیستم قاب خمشی و دیگری با سیستم قاب خمشی بعلاوه دیوار برشی می باشند استفاده گردید. برای مدل سازی، تحلیل و ارزیابی این پژوهش از نرم افزار abaqus استفاده گردید. سپس تحلیل دینامیکی غیرخطی تاریخچه زمانی تحت زلزله های انتخابی حوزه دور و نزدیک گسل طبس و نورث-ریج انجام پذیرفت و نتایج مورد بررسی قرار گرفت. از این رو ابتدا با استفاده از نتایج آزمایشگاهی صحت مدل ساخته شده در نرم افزار abaqus مورد بررسی قرار گرفت و مشاهده گردید که مدل سازی قاب بتن مسلح مطابقت خوبی با نمونه آزمایشگاهی داشته و دارای دقت کافی جهت بررسی رفتار قاب بتن مسلح می باشد. نتایج نشان داد که نیاز تغییر مکانی، دریفت و برش پایه زلزله های میدان نزدیک در مقایسه با زلزله های حوزه دور بالا می باشد و لذا لزوم بررسی و شناخت زلزله های میدان نزدیک بسیار حائز اهمیت می باشد. پس از تحلیل و ارزیابی خسارت توسط شاخص خسارت در تمام موارد، اعضاء قاب ها تحت زلزله های میدان نزدیک خسارت بیشتری نسبت به زلزله های میدان دور از گسل متحمل شدند که بیانگر آثار مخرب زلزله های میدان نزدیک می باشد. کلیه اعضاء در قاب های مورد مطالعه تحت زلزله های حوزه دور خسارت قابل توجهی متحمل نشدند و از عملکرد لرزه ای مناسبی برخوردارند و از این رو نیازی به بهسازی نداشتند. در حالیکه اعضاء قاب های مورد مطالعه تحت زلزله های میدان نزدیک خسارت قابل توجهی متحمل شدند که نیاز به بهسازی پیدا کردند و این اعضاء توسط کامپوزیت های cfrp مورد بهسازی قرار گرفتند. استفاده از کامپوزیت های cfrp در کاهش خسارت وارده به اعضاء خسارت دیده موثر بوده و رنج این کاهش خسارت در اعضاء خسارت دیده بین 12 الی 25 درصد بوده است. کلمات کلیدی: خسارت، شاخص خسارت، تحلیل دینامیکی غیرخطی تاریخچه زمانی، کامپوزیت های cfrp، سیستم سازه ای بتن مسلح، نیاز تغییر مکانی، زلزله های میدان نزدیک

اتصالات تیر- ستون بتنی را شاید بتوان به عنوان بحرانی ترین نقطه از قابهای خمشی بتن مسلح در برابر بارهای جانبی در نظر گرفت. هنگام وقوع زلزله اتصال تیر به ستون در سازه های قاب خمشی بتن مسلح دچار تنش های زیادی می شود. بر اثر این تنش ها اکثراً گره اتصال دچار آسیب شده و حتی بعضاً گسیخته می شود. در سالهای اخیر، اکثر آئین نامه های لرزه ای توجه خاصی به گره اتصال تیر به ستون معطوف داشته اند و علت این امر نیز پیچیده بودن عملکرد اتصال تیر به ستون می باشد. در این پژوهش، ابتدا طرح اختلاط بتن های معمولی و فوق توانمند حاوی درصدهای حجمی مختلف الیاف فولادی و تأثیر الیاف فولادی بر خصوصیات مکانیکی آنها مورد بررسی قرار می گیرد. در ادامه، تعداد 6 نمون? اتصال خارجی تیر- ستون بتنی با مقیاس ساخته شده است. نمونه اول به عنوان نمونه مرجع می باشد که به طور کامل از بتن معمولی ساخته شده است. در 5 نمونه دیگر این پژوهش، خاموت های ستون اتصال خارجی تیر- ستون بتنی %50 کاهش یافته و هسته اتصال این نمونه ها با بتن معمولی و فوق توانمند حاوی الیاف فولادی تقویت شده است. کلی? نمونه های آزمایشگاهی، تحت اثر بارهای چرخه ای با کنترل تغییر مکان نسبی انتهای تیر قرار گرفته و نمودار نیرو- تغییر مکان و نیز الگوی ترک خوردگی هر یک از آنها تا زمان شکست به دست آمده است. نتایج نشان می دهد استفاده از بتن های معمولی و فوق توانمند حاوی الیاف فولادی در اتصالات خارجی تیرـ ستون بتنی سبب افزایش ظرفیت باربری و قابلیت استهلاک انرژی نمونه ها شده است. همچنین استفاده از الیاف فولادی در بتن های معمولی و فوق توانمند در اتصالات تیر ـ ستون بتنی، موجب تغییر مود شکست از حالت خمشی ـ برشی در هست? اتصال به شکست خمشی در تیر، کاهش عرض ترک ها، افزایش شکل پذیری و بهبود عملکرد اتصال می شود. علاوه بر این استفاده از بتن های معمولی و فوق توانمند حاوی الیاف فولادی می تواند راهکار مناسبی برای کاهش بخشی از خاموت های ستون در اتصال تیرـ ستون بتنی باشد.

تکنیک تسلیح با اتصال خارجی (ebr) که رایج ترین شیوه برای تقویت اعضای بتن آرمه می باشد با دو معضل اساسی جداشدگی زودرس ورقه ی frp از سطح بتن (debonding) و آسیب پذیری در مقابل شرایط نامساعد محیطی مواجه می باشد. تکنیک های توسعه یافته تر خانواده ی ebr نظیر روش اتصال با نصب سطحی بر روی شیار (ebrog)، روش اتصال با نصب سطحی در درون شیار ebrig))، روش تسلیح با اتصال خارجی و مهارهای مکانیکی mf-ebr))، روش سوراخ زنی (holing) و روش شیارهای دایره ای موفق شده اند پدیده ی جداشدگی را تا حد زیادی به تعویق بیندازند و یا حتی در مواردی به طور کامل از بین ببرند؛ با این حال مشکل آسیب پذیری از شرایط محیطی در این روش ها هم چنان بی پاسخ گذارده شده است. تکنیک نصب در نزدیک سطح (nsm)، در زمینه ی برطرف کردن این مشکلات، توفیق بیش تری دارد و می توان در آن از انواع متنوعی از مصالح frp نظیر تسمه ها، ورقه ها، آرماتورها و میله های دست ساز frp استفاده نمود. تکنیک nsm نیز اگرچه مود شکست جداشدگی ورقه ی frp را از بین می برد لیکن خود نیز با مودهای شکست نامطلوبی مواجه می باشد. یکی از این مودهای شکست، جداشدگی مجموعه ی سیستم تقویت و پوشش بتن از وجه کششی عضو تقویت شده (delamination) می باشد که با بالا رفتن درصد تسلیح با مصالح frp احتمال وقوع آن افزایش می یابد. پژوهش حاضر به بررسی راه کارهای مقابله با این مودهای شکست می پردازد. برنامه ی آزمایشگاهی تدارک دیده شده در این پژوهش، شامل سه گام می باشد. در گام اول با افزایش درصد تسلیح در تکنیک های رایج از خانواده های ebr و nsm مودهای شکست نامطلوب آن ها نمایش داده می شود. در گام دوم با ارائه ی نوع جدیدی از میله های دست ساز frp و سیستم های مهاری به مقابله با این مودهای شکست پرداخته می شود. در گام سوم نیز عملکرد میله های دست ساز و سیستم مهاری آن ها در سه حوزه ی بتن های با مقامت پایین، متوسط و زیاد مورد ارزیابی قرار می گیرد. نتایج حاصله از توفیق این میله ها و سیستم مهاری آن ها در حذف کامل پدیده ی جداشدگی پوشش بتن و به دنبال آن افزایش شکل پذیری اعضای تقویت شده با این تکنیک در قیاس با سایر روش های تقویت حکایت دارد.