یکی از روش های متداول در بهبود خواص مکانیکی و پایایی بتن، جایگزین کردن بخشی از سیمان با افزودنی های پوزولانی است. پوزولان ها مواد سیلیسی یا سیلیسی- آلومینیومی هستند که با محصولات هیدراتاسیون سیمان واکنش می دهند و منجر به تشکیل ترکیبات سیمانی بیشتر می شوند. در این تحقیق، بیست و نه طرح اختلاط با به کار بردن پوزولان های میکروسیلیس، نانوسیلیس و ولاستونیت و همچنین نمونه شاهد ساخته شده و آزمایش های مکانیکی و دوام شامل آزمایش مقاومت فشاری و جذب آب بر روی آن ها انجام پذیرفت. طرح اختلاط ها به 4 گروه به نحوی تقسیم شده اند که در یک طرح هر 3 پوزولان همزمان استفاده شده و در 3 طرح دیگر در هر طرح 2 نوع پوزولان استفاده می شود و اثر همزمان 2 پوزولان و اثر مشارکت پوزولان سوم به مخلوط ها بررسی شده است. بر اساس نتایج بدست آمده عملکرد نمونه های پوزولانی بهتر از نمونه های شاهد بوده و در میان آن ها نمونه های حاوی میکروسیلیس، نانوسیلیس و ولاستونیت عملکرد مطلوب تری داشته اند.

در طراحی سازه ها، بتن به عنوان یک ماده کاملا همگن و پیوسته با مقاومت مشخصه ای معلوم در نظر گرفته می شود. اما عوامل متعددی در مراحل ساخت، بتن ریزی و عمل آوری باعث می شود تا بتن کاملا همگن ویکپارچه نباشد. ناپیوستگی ظاهری بتن با مشاهده سطح عضو بعد از قالب برداری معلوم و مشهود است؛ اما ناپیوستگی های درون اعضای بتنی وتاثیر آن بر مقاومت اعضا مشخص نیست. آزمایشات متفاوتی ازقبیل مغزه گیری از بتن، چکش اشمیت، تست های فراصوت (اولتراسونیک) برای آگاهی از این ناهمگنی ها وجود دارد. دراین تحقیق با استفاده از دستگاه اولتراسونیک بتن (pundit) روی شش ستون بتن مسلح اجرا شده در محل کارگاه آزمایش انجام شد. در مرحله بعد مقاومت مشخصه بتن در نواحی مختلف ستون ها تعیین گردید و با مدلسازی در نرم افزار abaqus رفتار بار افزون ستونها و مقادیر تنش در شبکه آرماتور و بتن مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت. سپس سازه مورد نظر در نرم افزار etabs با ستون های جدید مدلسازی و مقایسه ای بین نسبت تنش ستون نا همگن با حالت کاملا همگن بعمل آمد.

سرریز جانبی یک سازه کنترل هیدرولیکی است که برای انحراف آب از کانال اصلی به کانال جانبی و درزمانی که سطح آب در کانال اصلی از حد مشخصی فراتر رود، طراحی و نصب می شود. در بسیاری از کانال های هیدرولیکی به دلیل تغییرات شدید رواناب ورودی به آن در فصل های مختلف سال، نوسانات زیادی در تراز سطح جریان ایجاد می گردد. این نوسانات می توانند هم در میزان آبگیری و هم در دقت محاسبه دبی عبوری نقش مهمی داشته باشند. سرریزهای مرکب به توجه به شکل هندسی خاص خود این قابلیت را دارند در شرایطی که تراز سطح آب در کانال اصلی، در پایین ترین سطح خود است مقادیر معینی از دبی را به کانال فرعی انتقال دهند. همچنین این نوع از سرریزها در زمان سیلابی شدن به سهولت علاوه بر تخلیه امن سیلاب، امکان تعیین دقیق مقادیر دبی انحرافی را نیز فراهم کرده و از آسیب رساندن جریان به کانال ها و سازه های مجاور جلوگیری می نمایند. لذا در این پژوهش سرریزهای جانبی لبه تیز مرکب مستطیلی - مستطیلی و مثلثی - مستطیلی به دلیل کاربرد بیشتر شکل ساده آن به صورت آزمایشگاهی مورد مطالعه قرار گرفتند. به منظور بررسی کارایی روابط پیشنهادی محققین برای سرریزهای جانبی ساده مثلثی و مستطیلی در تعیین میزان دبی انحراف از سرریزهای مرکب آن، تعدادی از این روابط که متداول تر هستند انتخاب شد. سپس مقطع مرکب به چند مقطع ساده تقسیم و محاسبات دبی به کمک روابط ارائه شده محققین بر اساس پارامترهای هیدرولیکی مرتبط با آن انجام گرفت. مقایسه دبی کل عبوری از سرریزهای مرکب که از مجموع دبی های محاسبه شده از مقاطع ساده جزء به دست آمدند با نتایج آزمایشگاهی نشان داد که این روش برای سرریزهای جانبی مناسب نبوده و از دقت کمی برخوردار است. لذا در گام بعدی ضریب دبی به سه روش مستقیم، دی مارچی و المانی برای هریک از دو تیپ سرریز مذکور محاسبه و با استفاده از روش آنالیز ابعادی، پارامترهای موثر بر آن مشخص گردید. سپس برای هریک از روش ها روابطی برای ضرایب دبی پیشنهاد گردید. ازآنجایی که تعیین ضرایب ثابت معادلات درروش المانی به صورت صریح امکان پذیر نیست از الگوریتم ژنتیک (ga) در محاسبات آن استفاده شد. سپس روابط استخراج شده ضریب دبی با استفاده از داده های آزمایشگاهی و آماره های خطا اعتبارسنجی گردید که درمجموع بررسی شاخص های آماری، قابلیت مناسب روابط پیشنهادی را تایید نمودند. به طوری که مقادیر درصد میانگین خطا (e) دبی عبوری از سرریز مرکب مستطیلی – مستطیلی به روش های مستقیم، دیمارچی و المانی به ترتیب 6.51، 6.22 و 2.75 درصد محاسبه شد. همچنین پروفیل سطح آب در وسط کانال و در محل سرریز به روش المانی محاسبه و با نتایج آزمایشگاهی مقایسه گردید. مقایسه نتایج نشان داد که به طورکلی، روش های دی مارچی و المانی برای محاسبات دبی سرریزهای مرکب همچون سرریزهای ساده دارای کارایی و دقت خوبی هستند؛ اما با صرف نظر کردن از پیچیدگی محاسبات، روش المانی از توانایی دقت بسیار بالاتری در تعیین دبی عبوری از سرریز و محاسبه پروفیل سطح آب داخل کانال برخوردار است.

در پایان نامه حاضر سعی شده است واکنشهای هیدرولیکی دیوارهای ساحلی توده سنگی که با بلوک های آنتی فرم تتراپود و سنگ آرمور شده، بررسی شود. این تحقیق براساس آزمایشات مدل فیزیکی مقاطع دیوار ساحلی از پیش طراحی شده در فلوم امواج مرکز تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری جهادسازندگی در طی سال 1378 ه.ش انجام شده است . فلوم موج این مرکز مجهز به سیستم مولد موج پیشرفته ای است که شامل پروژه سیستم تولید نیرو و بخش سخت افزار و نرم افزاری تولید امواج منظم و نامنظم می باشد. آزمایشات انجام شده جهت بررسی واکنشهای هیدرولیکی، براساس تغییر متغیرهای شاخص و موثر در پارامترهای هیدرولیکی، انجام شده است . پارامترهای هیدرولیکی بالاروی و پایین روی امواج، سرریزی امواج و نیز بازتاب موج با تغییر متغیرهای ارتفاع شاخص موج طوفان طرح hsو پریود موج میانگین مربوط به امواج طوفان tm و شکل مصالح لایه آرمور مورد بررسی قرار گرفتند. آزمایشات تحت اثر امواج نامنظم و با طیف انرژی موج jonswap انجام شد. با تغییر متغیرهای فوق الذکر، در مجموع نود و شش آزمون انجام گرفت . نتایج در حین آزمایشات با مشاهده و اندازه گیری و هم در پایان آزمایش بصورت خروجی رایانه ای جمع آوری شدند. در تمامی آزمایشات تعداد 250 موج به سازه تابانیده شد. آزمایشات بر روی مدل سه مقطع دیوار ساحلی از پیش طراحی شده که تحت بحرانی ترین شرایط هیدرودینامیکی و محیطی طراحی شده اند انجام گرفته است . این مقاطع شامل هسته، لایه فیلتر و لایه آرمور می باشند. وزن بلوکهای لایه آرمور در نمونه واقعی به واسطه ارتفاع شاخص امواج طوفان، پریود امواج و زاویه شیب استقرار بلوک ها توسط روابط تجربی و نیمه تجربی برآورد می شوند. مقیاس در نظر گرفته شده جهت انجام آزمایشات به گونه ای انتخاب شده است که اثر مقیاس در مدل قابل اغماض باشد. بلوکهای لایه آرمور و سنگهای مورد استفاده در لایه های مختلف مدل شده و درون فلوم امواج، مدل مقاطع برپا شدند. دو شیب که معرف شیب عمومی ساحل می باشد در سمت رو به دریای مدل مقطع طراحی شد تا شرایط کم شدن عمق آب در طبیعت مدل شود. در طول تمامی آزمایشات شش دستگاه ارتفاع سنج موج (سنسور) که مرتبط به قسمت سخت افزار و نرم افزار مولد موج می باشد درون فلوم و روی سازه نصب شدند. دو دستگاه ارتفاع سنج موج روی سازه جهت ثبت و برآورد میزان بالاروی و پایین روی امواج، یک دستگاه در سمت رو به دریا و جلوی سازه جهت ثبت و برآورد امواج تابشی در پای سازه و سه عدد نیز جهت ثبت و برآورد امواج بازتاب شده از سازه در ناحیه میانی فلوم موج نصب گردیدند. در طول تمامی آزمایشات یک مجرای سرریزی که به یک مخزن متصل بود جهت جمع آوری آب سرریز شده بر روی تاج سازه نصب و در انتهای هر آزمون میزان آب سرریز شده، اندازه گیری شد. نتایج حاصله به صورت روابط و نمودارهای مختلف در هر مبحث ارائه شده است .