دیوار برشی مرکب یکی از سیستم های نوین مقاوم در برابر بارهای جانبی است که از لایه ورق نازک فولادی نازک به همراه پوششی از بتن در یک یا دو طرف ورق فولادی ساخته می شود .کاربرد این نوع دیوار بدلیل سختی ومقاومت بالا و همچنین شکل پذیری مناسب آن رو به افزایش است. تحقیقات نشان می دهد وجود یک فاصله کوچک بین قاب فولادی و پانل بتنی اثرات قابل توجهی در بهبود رفتار و شکل پذیری آن دارد. در این تحقیق اثر فاصله(درز) بین پانل بتنی و قاب بر رفتار دیوار برشی مرکب مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است. برای این منظور مدلهای مختلف با نسبت عرض به دهانه 1، 1.5 و 2، طراحی و در نرم افزار اجزای محدودabaqus 6.8 مدلسازی شده، سپس با درزهای متفاوت تحت آنالیز استاتیکی غیر خطی قرار گرفته و در انتها رفتار دیوار با توجه به عرض دهانه و ضخامت پوشش بتنی و ضخامت ورق فولادی بررسی شده است. در این راستا مدلهایی با عرض دهانه 3 ، 5/4 و m6 با ارتفاع m3 متر ( در مقیاس کامل ) با درزهای مختلف از 5 تا mm100 ایجاد و مورد تحلیل قرار گرفت . نتایج نشان می دهد درز بین 50 تا mm80 باعث بهبود در رفتار سیستم و افزایش شکل پذیری آن می شود. نمونه های با عرض دهانه m3 و m5/4 ، مدل با درز mm70 و با ضخامت های مختلف پوشش بتنی و ورق فولادی بیشترین مقاومت و تغییرشکل جانبی را دارا بودند. با افزایش عرض دهانه به m6 این درز بهینه به mm80 افزایش پیدا کرده و با افزایش تعداد طبقات به 5 طبقه درز بهینه به mm50 کاهش پیدا می کند که می تواند به علت افزایش نیروهای خمشی در دیوار باشد که نیاز بیشتری به پوشش بتنی را ایجاب می کند. در بررسی اثر افزایش ضخامت پوشش بتنی و ورق فولادی در مدلهای 3 طبقه و با عرض و ارتفاع m3 نیز نتایج نشان می دهد مدلهای دارای پوشش بتنی mm50 و ضخامت ورق فولادی mm3 دارای شکل پذیری و مقاومت بیشتری هستند.

یکی از سیستم های نوین مقاوم در برابر بارهای جانبی دیوار برشی مرکب می باشد. این نوع دیوار متشکل است از یک ورق فولادی که پوشش بتنی در یک یا دو طرف آن قرار می گیرد و در واقع یک عامل سخت کننده برای کمانش ورق فولادی تلقی می گردد. همچنین این پوشش بتنی میتواند در تحمل بار نیز مشارکت داشته باشد. برای اتصال بتن به ورق فولادی در این دیوار از برشگیر ها استفاده می شود که با توجه به لزوم ایجاد عملکرد مرکب، نقش بسیار مهمی را در رفتار این سیستم بر عهده دارند. در این تحقیق به بررسی اثر فاصله و ضخامت برشگیرها بر رفتار لرزه ای دیوار برشی مرکب پرداخته شده است، بدین منظور 9 نمونه دیوار برشی مرکب یک، سه و پنج طبقه، با ابعاد دهانه m3*m4 و با مقیاس کامل، با یک طرف بتن و بدون شکاف در نرم افزار اجزاء محدود abaqus مدل گردیده و تحت آنالیز استاتیکی افزاینده غیر خطی قرار گرفته اند. طراحی برشگیرها در آنها بگونه ای انجام گرفت که در تمام حالات، برش یکسانی توسط مجموعه آنها تحمل گردد. برشگیر های مورد بررسی در این تحقیق از نوع بولتهای با مقاومت بالا می باشند که برای پوشش بتنی پیش ساخته می توان از این نوع برشگیرها استفاده نمود. نتایج حاصل از تحقیق نشان می دهد که در نمونه های یک و پنج طبقه رفتار مشابهی را از نظر مقاومت نهایی بین آرایش های مختلف شاهدیم، اگر چه تغییر مکان غیر ارتجاعی نمونه های مختلف در حالت پنج طبقه با یکدیگر متفاوتند. در نمونه های سه طبقه نیز تغییرات قابل توجهی را بین نمونه های مختلف از نظر مقاومت نهایی و تغییر مکان غیر ارتجاعی شاهدیم. و سرانجام، اینکه سختی اولیه نمونه های با آرایش های مختلف، در حالتهای یک، سه و پنج طبقه، مشابه است که علت آنرا می توان در کاهش تغییر مکان نسبی بین فولاد و بتن و در نتیجه کاهش اثر آرایش برشگیرها در ناحیه ارتجاعی در دانست.

در سال های اخیر، پلیمرهای مسلح شده با الیاف بیشتر از گذشته در مهندسی عمران و کاربردهای صنعت ساختمان به خصوص جهت تقویت سازه ها مورد توجه قرار گرفته اند. بسیاری از تکنیک ‎های تقویتی جدید از ورق frp به دلیل وزن کم، مقاومت کششی بالا، و مقاومت خوب در برابر خوردگی، استفاده کرده اند. طی چند سال گذشته، چند تحقیق آزمایشگاهی در زمینه مقاوم سازی خمشی تیرهای بتنی انجام گرفته، و نتایج حاصل از آن نشان می دهند که نتیجه ی تقویت خمشی تیرهای بتنی با frp رضایت بخش است. در حالی که روش های تجربی برای به دست آوردن آگاهی در مورد رفتار تیرهای بتنی تقویت شده با frp بسیار مفید هستند، همانطور که در این پایان نامه بررسی شد، استفاده از مدل سازی عددی علی رغم هزینه اندک آن، به درک مناسبی از رفتار تیرها بتنی تقویت شده با frp می انجامد. در این پایان نامه از تکنیک های روش چسباندن خارجی cfrp و جایگذاری نزدیک سطح برای تقویت تیرهای بتن مسلح به کار رفته در پل ها استفاده شده و میزان کارآمدی تکنیک های مذکور بر افزایش ظرفیت خمشی تیرهای بتنی ای که تحت بارهای یکنواخت قرار گرفته اند، ارزیابی شده است. برنامه اجزاء محدود غیر خطی ansys ویرایش 12 در این مطالعه مورد استفاده قرار گرفت. در مرحله نخست، نمودار بار تغییرشکل به دست آمده از مدل عددی با نتایج تحلیلی و آزمایشگاهی سه تیر دارای ویژگی های مختلف مقایسه شده، که این مقایسه نشان دهنده دقت مناسب پارامترهای در مدل های ساخته شده در ansys می باشد. سپس تیرهای بتن مسلح پل بزرگراه بین ایالتی (که در سال 2006 توسط aidoo و همکارانش، تحت عنوان نمونه کنترل و نمونه تقویت شده به روش eb و نمونه تقویت شده به روش nsm مورد آزمایش قرار گرفته بود)، با استفاده از نرم افزار اجزاء محدود ansys مدل سازی شدند. آنگاه با استفاده از مدل های که با نتایج آزمایشگاهی کالیبره شده اند تاثیر نحوه آرایش، تعداد لایه ها، مقدار ورق cfrp در روش eb، و تعداد شیارها و ابعاد شیار در روش nsm و تاثیر مقاوم سازی بر سازه های پیش بارگذاری شده مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از آن نشان می دهد که با افزایش نسبت cfrp در مقطع، ظرفیت باربری نمونه تا حدودی افزایش یافته، و در یک نسبت یکسان از cfrp، تیرهای تقویت شده به روش nsm به مقاومت نهایی بیشتری از تیرهای تقویت شده به روش eb رسیده اند، و همچنین دیده شده که مقاومت نهایی تیرهای تقویت شده به پیش بارگذاری تیرها وابسته نیست.

دیوار برشی مرکب، سیستم لرزه ای مطلوبی است که توسط استاندارد aisc-2005 به عنوان یک سیستم مقاوم در برابر بارهای جانبی پذیرفته شده است. سیستم لرزه ای فوق از دیوار برشی فولادی، همراه با پانلهای بتن مسلح که در یک طرف یا دو طرف آن با برشگیرهایی به ورق فولادی متصل شده اند؛ تشکیل شده است. وجود اطلاعات ناکافی، تحقیقات بسیار کم، ناشناخته ماندن رفتارِ سیستم تحت تأثیر پارامترهای متغیر، عدم شناخت رفتارِ سیستم فوق تحت لنگر واژگونی و همچنین عدم استاندارد مناسب برای آنالیز و طراحی دیوار برشی مرکب؛ باعث شدند که در مطالعه حاضر تصمیم به بررسی شناخت کاملی از عوامل موثر بر دیوار برشی مرکب، گرفته شود. مطالعات آزمایشگاهی و عددی جامعی روی دیوار برشی مرکب انجام شد. در ابتدا، بار کمانش یک طرفه و رفتار پس کمانشی ورق فولادی واقع در دیوار برشی مرکب با ضخامتهای مختلف بستر بتنی بررسی شده است. با استفاده از روش رایلی- ریتز، کمانش یک طرفه برای فاصله برشگیرهای مختلف و در ادامه، مقاومت نهایی ورق با روش تعادل، تحت نیروهای برشی و لنگر خمشی محاسبه شده است. پانزده نمونه که چهار نمونه آنها دیوار برشی مرکب سه طبقه بودند؛ تحت بارهای جانبی آزمایش شدند. بقیه نمونه ها شامل: یک نمونه دیوار برشی فولادی تنها (به منظور مقایسه)، یک نمونه قاب خمشی تنها، پنج نمونه دیوار برشی مرکب با اتصالات تیر به ستون مفصلی (به منظور بررسی کمانش یک طرفه ورق فولادی) و چهار نمونه دیوار برشی مرکب یک طبقه با اتصالات تیر به ستون گیردار، با پارامترهای مختلف بودند. چرخه های هیسترزیس، مشاهدات رفتاری در طول بارگذاری، کمانش یا تسلیم ورق فولادی و رفتار بتن مسلح و خروج از محور آن، از خروجی های مهم آزمایشات بودند. نمونه های سه طبقه علاوه بر نیروی برشی، تحت لنگر خمشی ناشی از برش نیز قرار گرفتند. نحوه کمانش ورق فولادی، تسلیم، گسیختگی بتن، کمانش و شکست ستونها در طبقه اول به علت وجود لنگر خمشی که با بقیه طبقات متفاوت بود ، بحث و نتایج آن به صورت گسترده-ای ذکر شده است. مدل ساده ای برای مراحل مختلف بارگذاری انواع دیوار برشی های مرکب (شامل با و بدون فاصله بین المانهای مرزی و بتن مسلح و با و بدون کمانش ورق فولادی) بر مبنای روش تعادل و تحلیل پلاستیک ارائه شده است. همچنین برای هر کدام از انواع دیوارهای فوق، معادلات طراحی اجزاء استخراج شده است. با کمک نرم افزار اجزاء محدود abaqus مدلسازی نمونه های آزمایشگاهی صورت گرفت. نتایج حاصله، تطابق خوبی با نتایج آزمایشگاهی داشتند. مطالعات پارامتری کاملی روی دوازده پارامتر موثر بی بعد با هر دو روش اجزاء محدود و روش ساده ارائه شده در تحقیق حاضر انجام شده است. مدل ساده به خوبی رفتار سازه را در مراحل مختلف بارگذاری تحت نیروی برشی و لنگر خمشی بیان می کند.

به طور کلی تیر های عمیق به عنوان شاهتیر های حمال و سرپوش شمع ها و همچنین در دیوار ها کاربرد دارند. معمولا برای اجرای سرویس های اساسی مثل کانال های هوا، دسترسی به کابل های شبکه های الکتریکی و کامپیوتری، تاسیسات مکانیکی و یا رفت و آمد از اتاقی به اتاق دیگر، در جان تیر های عمیق بتن مسلح بازشو هایی را اجرا می کنند. وجود بازشو به علت ایجاد بهم ریختگی در مسیر انتقال نیرو های فشاری از محل اعمال بار تا تکیه گاه باعث کاهش چشمگیر مقاومت تیر می شود. به علت کم بودن مطالعات روی تیر های عمیق دارای بازشو، تاکنون هیچ یک از آیین نامه ها این مبحث را به طور کامل پوشش نداده اند. لذا لزوم مطالعه بیشتر روی این اعضای سازه ای دیده می شود و در این پایان نامه به بررسی رفتار تیر های عمیق بتن مسلح دو سر ساده دارای بازشو با استفاده از روش اجزاء محدود پرداخته شده است. برای مدلسازی نمونه ها از نرم افزار abaqus استفاده شده است. در ابتدا صحت مدلسازی در سه بخش مجزا بررسی و نتایج تحلیلی با نتایج آزمایشگاهی سایر محققین مقایسه شده که نتایج مدلسازی اجزاء محدود تطابق خوبی با اطلاعات آزمایشگاهی دارد. سپس در دو بخش جداگانه رفتار این تیر ها بررسی شده است. در بخش اول 68 تیر عمیق دارای بازشو مدل و پارامتر های اندازه ی بازشو، محل بازشو، چیدمان آرماتور جان، نسبت دهانه ی خالص به عمق و نسبت دهانه ی برش به عمق مورد بررسی قرار گرفته است. در تمام این تیر ها ارتفاع و ضخامت ثابت و به ترتیب mm750 و mm100 می باشد. بیشترین تاثیر روی رفتار و بار نهایی با تغییر چیدمان آرماتور جان ایجاد می شود که به ترتیب چیدمان مورب، شبکه ای، قائم و افقی منجر به افزایش بیشتر بار نهایی می شوند. در بخش دوم اثر اندازه بر رفتار این تیر ها بررسی خواهد شد. به همین منظور 8 تیر در این بخش مدل شده و نتایج حاکی از آن است که با افزایش اندازه نمونه ها مقاومت برشی و بار ترک خوردگی بی بعد کاهش می یابد. بنابراین روش مدلسازی اتخاذ شده در این پایان نامه قادر به در نظر گرفتن اثر اندازه روی رفتار تیر های عمیق بتن مسلح دارای بازشو می باشد.

در تیرهای بتنی با نسبت کم دهانه به ارتفاع، شاهد توزیع غیرخطی تنش و کرنش در مقطع هستیم که باعث تفاوت در شیوه تحلیل تیرهای عمیق نسبت به تیرهای معمولی می شود. در aci318-08 نسبت طول دهانه به ارتفاع 4، مرز بین تیرهای عمیق و معمولی معرفی شده است. در سال های اخیر با پیشرفت روش های ساخت، ایده ی استفاده از تیرهای عمیق ساخته شده با بتن سبک مطرح شده است، این عمل می بایست با شناخت کامل از رفتار بتن سبک صورت پذیرد که چون اکثر کارهای تحقیقاتی و عملی روی بتن معمولی صورت گرفته، این امر هنوز به تحقیقات بیشتری نیاز دارد. ضمن اینکه اخیرا مدلهای خرپایی برای تحلیل و طراحی تیرهای عمیق در آیین نامه ها استفاده می شوند که صحت آنها برای بتن سبک باید مورد بررسی قرار گیرد. تحقیقات نشان داده است که خصوصیات مصالح یک ویژگی ذاتی مصالح نیست و به ابعاد آن نیز وابسته می باشد و در موادی مانند بتن سبک که شکست ترد داریم اثر اندازه بیشتر وجود خواهد داشت. آیین نامه ها با اعمال ضرایب ایمنی بالا روی بار مرده به نوعی عدم توجه به اثر اندازه را جبران نموده اند که با سبک تر شدن سازه این ضریب کارایی اش را از دست می دهد. در این تحقیق پس از صحت سنجی مدل عددی در نرم افزار abaqus و استفاده از مدل خسارت- خمیری و شیوه ی تحلیل دینامیکی صریح، با ساخت 80 مدل عددی که 15 نمونه بتن معمولی و 65 نمونه بتن سبک می باشد؛ به بررسی اثر اندازه در تیرهای عمیق پرداخته و تأثیر نوع بتن، نسبت طول دهانه به ارتفاع، طول دهانه ی برشی به ارتفاع و حضور آرماتورهای برشی بر مقاومت نهایی این اعضا مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که مدل عددی به خوبی قادر به مدلسازی اثر اندازه بوده و در بتن سبک اثر اندازه ی بیشتری نسبت به بتن معمولی به چشم می خورد، ضمن اینکه آیین نامه aci318-08 در هر دو حالت بتن سبک و معمولی با افزایش ارتفاع به بیش از m1 از حاشیه ایمنی خارج می گردد که در مورد بتن سبک این حالت شدیدتر رخ می دهد و می بایست اثر اندازه در روش های خرپایی نیز مورد توجه قرار گیرد.

تیرهای عمیق به عنوان یکی از اعضای مهم در سازه های بتن مسلح مطرح می باشند. در این اعضا به دلیل دارا بودن نسبت دهانه برشی به ارتفاع کم، بارها با یک مکانیزم خرپایی به تکیه گاه ها منتقل می شود. گسیختگی این تیرها از نوع برشی با شکل گیری ترک های قطری می باشد. بنابراین، با استفاده از پیش تنیدگی می توان مقدار بازشدگی ترک های قطری را کاهش داده و ظرفیت باربری این اعضا را بهبود بخشید. مطالعات بر روی رفتار تیرهای عمیق پیش تنیده محدود می باشد و روابط کاملا مشخص و قابل قبولی برای طراحی این اعضا ارائه نشده است و در نتیجه تحقیقات بیشتر در این زمینه ضروری به نظر می رسد. در این پایان نامه، تیرهای عمیق بتن مسلح پیش تنیده دو سر ساده با استفاده از نرم افزار اجزای محدود abaqus به صورت سه بعدی مدل سازی شده اند. برای این منظور، مدل سازی المان های بتنی با استفاده از مدل آسیب – خمیری و مدل سازی آرماتورهای فولادی با استفاده از تئوری خمیری کلاسیک انجام شده است. مدل سازی نیروی پیش تنیدگی در تاندون ها با در نظرگیری گام های مختلف محاسباتی با شرایط تماسی مختلف برای اندرکنش تاندون و بتن و اعمال تنش های اولیه به تاندون ها انجام شده است. مقایسه نتایج حاصل از تحلیل عددی با نتایج آزمایشگاهی نشان دهنده صحت نتایج و روش مدل سازی می باشد. همچنین با انجام تحلیل های مشخص، تاثیر پارامترهای مختلف از جمله مقدار نیروی پیش تنیدگی، شکل تاندون و آرایش تاندون بر رفتار این نمونه ها مورد بررسی قرار گرفته است که نتایج حاصل نشان می دهد بهترین شکل کابل در حالت تاندون خمیده به دست می آید. در پایان، روشی ساده و کاربردی برای مدل سازی پیش تنیدگی در این اعضا پیشنهاد شده است که مقایسه نتایج حاصل از روش ساده شده با روش دقیق، نشان دهنده دقت بالای این روش در نمونه های دارای تاندون صاف و دقت قابل قبول این روش در نمونه های پیش تنیده شده با تاندون خمیده می باشد.

محققین بسیاری تاثیر frp بر رفتار خمشی، محوری و نیز رفتار برشی اعضای بتنی را مورد مطالعه و آزمایش قرار داده اند. با این وجود، تحقیقات اندکی در زمینه تقویت اعضای بتن مسلح تحت پیچش انجام شده است که عمده مطالعات انجام شده در این زمینه، تحقیقات آزمایشگاهی و یا مدل های تحلیلی ساده شده بر پایه فرضیات مشخص برای وضعیت های خاص می باشد. در این پژوهش، تیرهای بتن مسلح مستطیلی توپر و توخالی تحت اثر لنگر پیچشی خالص با استفاده از روش اجزای محدود غیرخطی مدل سازی شده است. بدین منظور، رفتار بتن با استفاده از مدل خسارت – خمیری همسانگرد موجود در نرم افزار آباکوس شبیه سازی شده است، اما به منظور در نظرگیری رفتار غیرهمسانگرد المان های بتن مسلح تحت پیچش، مدل های رفتاری آرماتور و بتن با استفاده از روش های موجود اصلاح می گردد. منحنی های پاسخ لنگر پیچشی – زاویه پیچش، الگوهای ترک خوردگی و سازوکارهای خرابی حاصل از مدل اجزای محدود غیرخطی، انطباق بالایی با نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد. پس از صحت سنجی مدل عددی، اثر عوامل مختلفی از جمله مشخصات مصالح، درصد آرماتور، مقدار frp و همچنین اندازه عضو بر ظرفیت پیچشی این اعضا بررسی شده است و با بررسی رفتار نمونه ها و سازوکار شکست حاکم، الگوهای مختلف مقاوم سازی مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج حاصل نشان می دهد نصب نوارهای frp با الیاف 45 درجه نسبت به محور طولی تیر به صورت دورپیچ پیوسته، از دیدگاه مقاومتی کارآمدترین الگوی مقاوم سازی در این اعضا می باشد.

در سال های اخیر با بلندتر شدن سازه ها و نیاز به سیستم های باربر جانبی دارای سختی زیاد، توجه بیشتری به دیوارهای برشی صورت گرفته است. در این تحقیق دیوارهای برشی فولادی که از نظر سرعت و هزینه ی ساخت مناسب بوده و مطالعات انجام گرفته در گذشته نشان از سختی اولیه، مقاومت و شکل پذیری بالای آن دارد مورد بررسی قرار گرفته است. یکی از ویژگی های این دیوارها قابلیت ایجاد گشودگی به دلیل ملاحظات معماری در هر قسمت دلخواه از دیوار است و در گذشته روابطی نیز برای تخمین تاثیر این گشودگی ها بر رفتار دیوار پیشنهاد شده است. در این تحقیق رفتار دیوارهای یک طبقه تحت بارگذاری مونوتونیک بررسی شده است. در ابتدا سعی شد روابط کامل تری برای میزان کاهش سختی و مقاومت ارائه شود. برای این منظور دیوارهایی با قاب خمشی با شرط حداقل بودن سختی المان های مرزی اطراف پانل (بر اساس رابطه ی پیشنهادی aisc) با 8 ضخامت مختلف برای ورق، 5 نسبت ابعاد پانل و 5 نسبت گشودگی متفاوت (گشودگی مربع شکل در وسط پانل) در نرم افزار المان محدود abaqus مدل سازی شده و روابطی برای تخمین میزان کاهش سختی و مقاومت ناشی از گشودگی پیشنهاد شد. از دیگر اهداف تحقیق ارائه ی روشی برای تقویت این دیوارهاست به صورتی که پس از تقویت دیوار دارای گشودگی، به سختی و مقاومت دیوار بدون گشودگی برسیم که این امر خصوصاً در زمانی که بعد از طراحی و اجرای دیوار تصمیم به ایجاد گشودگی گرفته باشیم ضروری است. برای این منظور دیوارهایی با ابعاد پانل و گشودگی متغیر در نرم افزار مدل سازی شد و روش های مختلف تقویت، از قبیل قرار دادن قاب در اطراف گشودگی، استفاده از الگوهای متنوع سخت کننده های افقی و قائم و مایل، و استفاده از المان های مرزی افقی و قائم بررسی و مناسب ترین روش تعیین شد. سپس تاثیر تغییر در هریک از ابعاد دیوار و گشودگی بر روی مشخصات لازم برای المان های تقویتی بررسی شده و روابطی برای حداقل ممان اینرسی داخل صفحه و خارج صفحه ی لازم برای این المان ها پیشنهاد شده است. از نتایج می توان دریافت در صورت تقویت دیوار دارای گشودگی به روش پیشنهادی در این تحقیق، می توان از وجود گشودگی صرفنظر کرده و از روش های متداول مدل سازی دیوارهای بدون گشودگی برای طراحی استفاده نمود. البته این نتایج بر اساس بارگذاری مونوتونیک در دیوار یک طبقه حاصل شده و رفتار چرخه ای دیوار و اثر لنگر ناشی از تعداد طبقات نیازمند بررسی بیشتر است.

تیرهای عمیق بتن مسلح عمدتاً در برش و به صورت ترد و ناگهانی گسیخته می شوند، که این رفتار می تواند عواقب مخربی به دنبال داشته باشد. بنابراین تعیین ظرفیت برشی این تیرها امری مهم محسوب می شود. یکی از پارامترهای مهم در تعیین ظرفیت برشی تیرها، ارتفاع تیر می باشد. تحقیقات نشان می دهد که با افزایش ارتفاع تیر مقاومت برشی نرمالیزه شده کاهش می یابد که این پدیده اثر اندازه نامیده می شود. در سال های اخیر با پیشرفت روش های ساخت اید ه ی استفاده از تیرهای عمیق ساخته شده با بتن سبک مطرح شده است، این عمل باید با شناخت کامل از رفتار بتن سبک صورت پذیرد. چون اکثر کارهای تحقیقاتی و عملی روی بتن معمولی صورت گرفته است این امر هنوز نیاز به تحقیقات بیشتری دارد. ضمن اینکه اخیراً مدل های خرپایی برای تحلیل و طراحی تیرهای عمیق در آیین نامه ها استفاده می شوند که صحت آنها برای بتن سبک باید مورد بررسی قرار گیرد. در این تحقیق به منظور بررسی اثر اندازه در تیرهای عمیق با بتن سبک و مقایسه با بتن معمولی دو سری تیر که شامل 8 تیر عمیق با نسبت دهانه برشی به ارتفاع 5/0 بود در آزمایشگاه ساخته شد. سری اول شامل 4 تیر به ارتفاع 30، 45، 60 و 90 سانتی متر بود که در ساخت آنها از بتن سبک استفاده شد نمونه های سری دوم نیز شبیه سری اول بود با این تفاوت که در ساخت آنها از بتن معمولی استفاده شد. نتایج نشان می دهد که مد گسیختگی مستقل از ارتفاع و نوع بتن می باشد. الگوی گسترش ترک ها بیشتر تحت تأثیر ارتفاع است و تقریباً مستقل از نوع بتن می باشد. مقاومت برشی نرمالیزه شده در هر دو گروه از تیرها با افزایش ارتفاع کاهش می یابد ولی شدت این کاهش در تیرهای عمیق با بتن سبک بیشتر از بتن معمولی است که این نشان می دهد که اثر اندازه در بتن سبک بیشتر از بتن معمولی است. نتایج حاصل از آزمایش با روش های خرپایی موجود در آیین نامه ها و برخی از مدل های پیشنهادی آیین نامه ها مقایسه شد. نتایج نشان می دهد که تمام روش ها در تیرهای با ارتفاع کم محافظه کارانه بوده و با افزایش ارتفاع از حاشیه ایمنی کاسته می شود. نتایج آیین نامه csa در مورد تیرها با ارتفاع 90 سانتی متر غیر محافظه کارانه است که این امر نیاز به تحقیق بیشتری دارد. در پایان نمونه های آزمایش شده با استفاده از روش اجزای محدود تحلیل و نتایج آن با داده های آزمایشگاهی مقایسه شد و سپس به بررسی اثر اندازه در نسبت های دهانه برشی به ارتفاع 1، 5/1 و 2 پرداخته شد. با افزایش نسبت دهانه برشی به ارتفاع از شدت اثر اندازه کاسته می شود.

تیرها از اجزای اصلی ساختمان های بتن مسلح می باشند که تحلیل و طراحی آنها از اهمیت زیادی برخوردار است. در بعضی از سازه ها مانند سازه های بلند، سازه های دریایی و سیستم شالوده ها تیرهایی استفاده می شوند که به دلیل نسبت ابعاد آنها، دارای رفتاری متفاوت از تیرهای معمولی می باشند. طبق مبحث نهم مقررات ملی اگر نسبت طول به ارتفاع تیر کمتر از 2 باشد، به این تیرها، تیرهای عمیق گفته می شود که فرض توزیع خطی کرنش در آنها صادق نبوده و در اکثر مواقع برش در آنها حاکم است. در طی سالیان گذشته مطالعات زیادی بر روی این تیرها صورت گرفته و روابط گوناگونی برای محاسبه ظرفیت این تیرها ارائه گردیده است. در چند سال اخیر بحث تیرهای عمیق پیش تنیده و همچنین تیرهای عمیق مقاوم شده با frp مطرح شده و گزارش های آزمایشگاهی و روابط تحلیلی اندکی بر مبنای روش خرپایی (stm)و مدلهای نظری دیگر برای محاسبه مقاومت برشی آنها ارائه گردیده است. این مدلها دارای نقایصی هستند که از جمله می توان به عدم در نظر گرفتن اثر آرماتورهای جان و اثر ناشی از بدنه کابل پیش تنیدگی به بتن اشاره کرد. همچنین در مدلهای موجود فرض شده که شکست تیر به صورت برشی است و مدل جامعی که پیش بینی کننده انواع مودهای شکست محتمل باشد، یافت نشده است. با بررسی تحقیقات انجام گرفته مشخص شده که به دلیل رفتار خاص این تیرها در شرایط مختلف، ارائه رابطه جامع برای پیش بینی مقاومت برشی تیرهای عمیق که دربرگیرنده حالت های مختلف همچون نوع گیرداری، نوع بارگذاری، پیش-تنیدگی و مقاوم شدگی باشد، به سادگی امکان پذیر نیست و تمامی روابط موجود در ادبیات برای حالت خاصی پیشنهاد شده است. همچنین طبق بررسی صورت گرفته در این رساله، گزارشی که رابطه ای برای اثرات همزمان پیش تنیدگی و مقاوم شدگی ارائه شود، یافت نشده است. در این رساله، رفتار تیرهای عمیق دو سر ساده به صورت آزمایشگاهی و نظری مورد ارزیابی قرار گرفته و 22 تیر عمیق آزمایش شده اند. این تیرها شامل چهار دسته کلی تیرهای عمیق معمولی، پیش تنیده، مقاوم شده با frp و پیش تنیده و مقاوم شده به طور همزمان می باشند. پیش-تنیدگی از نوع پس کشیده نچسبیده است که در آن از پروفیل های سهموی کابل پیش تنیدگی استفاده شده است. مقاوم سازی نیز با ورقهای frp کربنی با الیاف یک جهته صورت گرفته است. نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد پیش تنیده کردن تیر علاوه بر افزایش مقاومت خمشی باعث افزایش برشی آن نیز می شود و افزایش مقاومت در تیرهای مقاوم شده با frp به آرایش آن وابسته است و در صورتی که تیر از ظرفیت خمشی کافی برخوردار نباشد، حتی ممکن است باعث کاهش بار نهایی تیر عمیق گردد. در ادامه، بر مبنای نتایج آزمایشهای انجام شده و نتایج موجود در ادبیات، مدلهایی برای پیش بینی بار نهایی تیرهای عمیق در حالات مختلف مورد بررسی پیشنهاد شده است. این مدلها حالتهای مختلف شکست تیر را در نظر گرفته و مقایسه نتایج مدلهای پیشنهادی با نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد که روابط پیشنهادی قادرند بار نهایی تیرهای عمیق دو سر ساده را به خوبی پیش بینی کنند.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

در یک دهه گذشته با مطرح شدن بحث تقویت اعضاء بتن مسلح، توسط الیاف پلیمری تقویت شده( frp)، فصل جدیدی از مطالعات در این زمینه شکل گرفته است ؛ که بخش قابل توجهی از این مطالعات ، بر طراحی برشی اعضاء تقویت شده با ورق هایfrp متمرکز می باشد. بر اساس تحقیقات به عمل آمده ، افزایش تقویت داخلی بوسیله آرماتورهای برشی بیش از یک مقدار مشخص نمی تواند باعث افزایش ظرفیت برشی و مقاومت نهایی تیرعمیق بتن مسلح شود ، و از طرف دیگر تقویت خارجی جان تیر عمیق نیز به منظور افزایش ظرفیت برشی به کمک ورق هایfrp c مورد بحث و بررسی محققان و متخصصان بوده است. در این تحقیق میزان تأثیر استفاده از الیاف پلیمری تقویت شده کربن(frp c) بر جان تیرهای عمیق به کمک مدل های آزمایشگاهی تحت عنوان نمونه های شاهد و نمونه های تقویت شده با استفاده از برنامه اجزاء محدود غیر خطی ansys مدل سازی شد، و نتایج با یکدیگر مقایسه گردید. تیرهای عمیق در نظر گرفته شده در این تحقیق دارای طول mm1100، ارتفاع (عمق)mm 400 و عرض mm50 می باشند؛ با توجه به اینکه دو تکیه گاه به طول mm150 در دو انتهای تیر قرار گرفته است، لذا دهانه موثر تیر mm800 خواهد بود و نسبت دهانه به عمق تیرها برابر 2 می باشد. تمام تیرها به صورت نقطه ای از بالا در وسط دهانه بارگذاری شده اند و میلگرد اصلی پایین و بالا به ترتیب به قطر mm16 ، mm6 می باشد. و میلگردهای جان تیرها همگی به قطر mm6 و به صورت شبکه های عمودی به فاصله mm100 از یکدیگر قرار دارند. از نتایج به دست آمده می توان نتیجه گرفت که با کاربرد ورق های cfrp در تقویت جان تیرهای عمیق، بارنهایی تیر به طور قابل ملاحظه ای به میزان 38 درصد افزایش می یابد. همچنین در این تحقیق با مدل سازی عددی تیرهای عمیق تقویت شده با ورق های cfrp به بررسی دیگر پارامترهای موثر از جمله ضخامت ورق ها ، تعداد لایه ها ، زاویه قرارگیری ، نحو? آرایش ، مقاومت نهایی و مدول ارتجاعی با مقادیر متفاوت در ورق های cfrp ، درمیزان تقویت پرداخته شده است. و سپس با ارائه نتایج به دست آمده از تحلیل های انجام شده مشاهده گردید با افزایش درصد پارامترهای مختلف ورق هایcfrp در مقطع، ظرفیت باربری نمونه ها افزایش و تغییر مکان وسط دهانه کاهش می یابد. از سوی دیگر در نواحی تقویت نشده ترک ها سریع تر رشد کرده و باعث شکست موضعی نمونه ها می گردد.

ترمیم و تقویت ساختمان های موجود به دلیل هزینه های زیاد آن از اهمیت فراوانی برخوردار است. تیرهای عمیق یکی از اعضاء این سازه ها هستند که معمولا ترمیم و تقویت می شوند. تحقیقات صورت گرفته در خصوص ترمیم و تقویت تیرهای بتنی عمیق به عنوان یکی از اعضای این سازه ها بسیار اندک می باشد لذا در این تحقیق به ارزیابی مقاومت برشی تیرهای عمیق بتن مسلح در دو حالت ترمیم و تقویت شده با الیاف پلیمری مرکب می پردازیم. در این تحقیق 6 نمونه تیر عمیق بتنی در سه گروه دوتایی با آرماتورگذاری و بتن یکسان و نسبت دهانه برشی به عمق، 2 ساخته شد. در هر گروه یک نمونه به عنوان تیر شاهد (بدون تقویت) در نظر گرفته شده که پس از بارگذاری و شکست کامل، توسط الیاف پلیمری مرکب کربن ترمیم یافته و تحت بارگذاری مجدد قرار گرفت. نمونه دوم از هر گروه از آغاز مطابق با الگوی تیر ترمیم یافته، تقویت و سپس بارگذاری شد. نتایج به دست آمده حاکی از افزایش بار به ترتیب در تیر ترمیم یافته و تقویت یافته در گروه 1 به میزان 21 و 44 درصد با استفاده از سیستم تقویتی ورق های cfrp دو جهته بر روی وجوه کناری با زاویه قرارگیری الیاف در راستای 45 و 135 درجه (sp45/135) می باشد و در گروه 2 با استفاده از سیستم تقویتی تیر دورپیچی شده با ورق های cfrp دو جهته با زاویه قرارگیری الیاف در راستای 0 و 90 درجه (wp0/90) 4 و 29 درصد بوده و در گروه 3 با سیستم تقویتی ورق های cfrp تک جهته به صورت نواری و بر روی وجوه کناری(ss45) 23 و 40 درصد می باشد. بنابراین می توان نتیجه گرفت که استفاده از روشss45 به دلیل توزیع 100 درصد الیاف، عمود بر راستای ترک های برشی می تواند بهترین شیوه ی تقویت در سه گروه مذکور باشد و در صورتی که frp به نحو مناسب و با این میزان الیاف در تقویت تیرهای عمیق بتنی استفاده گردد می تواند تا حدود 40 درصد و در صورتی که جهت ترمیم تیرهایی که در اثر بارگذاری اولیه دچار شکست شده اند تا حدود 20 درصد ظرفیت برشی را نسبت به نمونه شاهد افزایش دهد.

تیرهای عمیق بتن مسلح بعنوان یکی از مهمترین اعضای برشی-خمشی در انواع سازه های ساختمانی و غیر ساختمانی کاربرد عمده ای دارند. در این تیرها نسبت طول دهانه به ارتفاع مقطع آن در مقایسه با تیرهای معمولی مقدار کمتری دارد، بطوریکه بر اساس آئین نامه aci در تیرهای عمیق طول دهانه کوتاهتر از چهار برابر ارتفاع کلی مقطع می باشد. روشهای آنالیز و طراحی این اعضای بتن مسلح بدلیل وجود ویژگیهای منحصر بفرد رفتار آنها با تیرهای معمولی تفاوت دارند. روش خرپائی یکی از متداول ترین روشهای مرسوم در تحلیل و طراحی تیرهای عمیق می باشد. در این تحقیق روش مزبور بعنوان یکی از موضوعات اصلی بررسی و چند مورد از مدلهای تجربی موجود تحلیل و ارزیابی شدند. به منظور مطالعه جزئیات مدل مزبور 38 نمونه آزمایشگاهی شامل 18 نمونه عضو فشاری با نسبت دهانه برشی-ارتفاع موثر برابر صفر و 20 نمونه تیر عمیق با نسبت دهانه برشی-ارتفاع موثر برابر 1/10 آزمایش شدند. در ساخت نمونه ها از بتن با مقاومت بالا و آرایشهای متنوع آرماتور عرضی استفاده شد. یکی از اهداف مهم آزمایشات بررسی اثر آرماتور های عرضی در افزایش تیرهای عمیق بود. که با توجه به استنتاج حاصله از بررسیهای آزمایشگاهی و مطالعات صورت گرفته، علاوه بر مساحت آرماتورهای عرضی آرایش آنها نیز در افزایش ظرفیت برشی تیرهای عمیق موثرند. همچنین کاهش نسبت دهانه برشی-ارتفاع مقطع علاوه بر کاهش اثر نرم شدگی بتن منجر به بروز شکست های برشی تردتر نیز می گردد.در ادامه با توجه به نتایج آزمایشگاهی یک مدل خرپائی جدید که شامل محدوده متنوعی از تیرهای عمیق با آرایشهای مختلف آرماتور برشی، مقاومت بتن و نسبت دهانه برشی-ارتفاع موثر می باشد، برای بررسی دقت و کارآئی مدل مزبور، ظرفیت برشی 324 نمونه تیر عمیق که توسط افراد مختلفی تاکنون آزمایش شده بودند، محاسبه و نتایج با مقادیر واقعی و نتایج چند روش خرپائی موجود دیگر مقایسه گردید. نتایج مقایسه بیانگر دقت و کارآئی رضایتبخش مدل ارائه شده می باشد.در پایان نمونه آزمایش شده با استفاده از روش اجزای محدود تحلیل و نتایج آن با داده های آزمایشگاهی مقایسه گردید.

در سال های اخیر، روش تقویت و مقاوم سازی سازه ها با استفاده از الیاف پلیمری مرکب کربن(cfrp) رواج بسیار یافته است. یکی از اعضاء سازه ای که به دلیل کاربرد زیاد، تقویت و یا ترمیم آنها مورد توجه قراردارد،تیرهای عمیق هستند. تحقیقات بسیار اندکی در مورد تیر های عمیق دو سر گیردار وبه طورکلی روشهای ترمیم وتقویت آن ها صورت گرفته است. به همین دلیل در تحقیق حاضر، تقویت برشی تیرهای عمیق دوسر گیردار با استفاده از الیاف cfrp و تأثیراشکال مختلف تقویت آنها بر جان این تیرها به کمک مدل های آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور شش نمونه تیر عمیق بتنی دو سر گیردار با ابعاد mm 50 ×400 × 800 تحت بار متمرکز یکسان و به فاصله مساوی از تکیه گاهها در سه گروه دوتایی با آرماتورگذاری و بتن یکسان و نسبت دهانه برشی به عمق 2 ساخته شد؛ هر گروه با شکل تقویت متفاوت با گروه دیگر ولی یکسان درمتراژ بکاررفته الیاف ترمیم وتقویت شد. در هر گروه یک نمونه به عنوان تیر شاهد (بدون تقویت) در نظر گرفته شده که پس از بارگذاری و شکست کامل، توسط ورقهای cfrp ترمیم یافته و تحت بارگذاری مجدد قرار گرفت؛ نمونه دوم از هر گروه از آغاز مطابق با الگوی تیر ترمیم یافته، تقویت گردید و سپس تحت بارگذاری قرار گرفت. برای کلیه نمونه ها بار به صورت تدریجی اعمال و تغییر مکان وسط دهانه اندازه گیری گردید. نتایج به دست آمده حاکی ازافزایش بار به ترتیب در تیر ترمیم یافته و تقویت یافته در گروه 1 به میزان 6 و 55 درصد با استفاده از سیستم تقویتی ورقهای cfrpدو جهته بر روی وجوه کناری با زاویه قرارگیری الیاف در راستای 45 و 135 درجه(sp45/135) میباشد و در گروه 2 با استفاده از سیستم تقویتی تیر دورپیچی شده با ورقهای cfrpدو جهته با زاویه قرارگیری الیاف در راستای 0 و 90 درجه((wp0 0/90و 46 درصد بوده و در گروه 3 با سیستم تقویتی ورقهای cfrp تک جهته به صورت نواری وبرروی وجوه کناری (ss45 ) 7 و 61 درصد میباشد.بنابراین میتوان نتیجه گرفت که استفاده از روش ss45 به دلیل توزیع 100 درصد الیاف،عمود بر راستای ترک های برشی می تواند بهترین شیوه تقویت در سه گروه مذکور باشد ودر صورتی که cfrp به نحومناسب وبا این میزان الیاف در تقویت تیر های عمیق بتنی دوسر گیردار استفاده گردد می تواند تاحدود 61 درصد ودر صورتی که جهت ترمیم تیرهایی که در اثر بارگذاری اولیه دچار شکست شده اند تا حدود 7 درصد ظرفیت برشی را نسبت به نمونه شاهد افزایش دهد.

تیرهای عمیق بتن مسلح به عنوان عناصر سازه ای در سازه های مختلف از جمله پلها، ساختمانهای بلند، پی ها و دیوارهای برشی بکار می روند. تعریف تیرهای عمیق در آیین نامه های مختلف متفاوت است . بطور کلی از نظر برشی تیر عمیق عضوی است که نسبت دهانه خالص به ارتفاع موثر آن برابر 5 یا کمتر باشد. در این تحقیق 5 نمونه تیر عمیق بتن مسلح دو سر ساده با نسبت دهانه خالص به ارتفاع 2 که تحت تاثیر بار گسترده یکنواخت قرار گرفته و تا لحظه گسیختگی بارگذاری شده اند مورد مطالعه قرار گرفته اند. بار نهایی بدست آمده از آزمایشات و روش گسیختگی هر نمونه، با تعدادی از روشهای مهم تحلیلی و آیین نامه ای موجود مقایسه شده است . بر اساس نتایج آزمایش روش گسیختگی برای تمام نمونه ها بصورت برشی بوده و حداکثر تغییر مکان در وسط دهانه رخ داده است . از نظر تحلیلی نتایج آزمایش نشان می دهد که اکثر روشهای تحلیلی موجود محافظه کارانه اند. از جمله نتایج بدست آمده از این تحقیق اصلاح یکی از روشهای تحلیلی موجود و توسعه روش تعادل نیرو برای حالتی است که تیر عمیق تحت اثر بار گسترده یکنواخت قرار گیرد. نتایج بدست آمده در مقایسه با نتایج آزمایشات مطمئن و روش پیشنهادی ساده می باشد.

در صورتیکه ارتفاع ساختان از یک حد معینی بیشتر شود و جزو ساختمانهای بلند قرار گیرد. سیستمهای سازه ای متداول جوابگوی نیازهای ما نخواهند بود زیرا در ساختانهای بلند، صلبیت و پایداری ضوابط مهمتری را نسبت به مقاومت (مشخصه اصلی سازه های کوتاه) بیان می کنند. جهت پاسخگویی به نیازهای فوق، سیستم جدیدی تحت عنوان سیستم لوله ای ابداع شده است این سیستم دارای چنان قابلیتی است که در بیشتر حالات مقدار مصالح سازه ای مورد استفاده در این سیستم به نسبت ساختمانی که در آن از سیستمهای قابی متداول استفاده شده باشد به نصف تقلیل پیدا می کند. از جمله مزایای دیگر این سیستم، انعطاف پذیری زیاد آنها در تقسیم بندی فضاهای داخلی و کاهش تغییر مکان جانبی سازه می باشد. در این سیستمها به علت انعطاف پذیری تیرهای پیرامونی در قاب، تغییر شکلهای ناشی از برش ایجاد می شود که این پدیده، تاخیر برشی نامیده می شود و سبب می گردد که کارایی سیستمهای لوله ای تا اندازه ای کاهش یابد در صورتیکه تاخیر برشی به حداقل برسد می توان انتظار داشت که ساختمان بلند لوله ای همانند یک تیر طره با مقطع صندوقه ای عمل نماید. در این تحقیق سعی شده است علل و نحوه ایجاد پدیده تاخیر برشی در ساختمانهای بلند لوله ای مورد بررسی و تحقیق قرار گرفته، و روشهایی برای کاهش این پدیده ارائه گردد. یکی از روشها، استفاده از مهاربندها می باشد که بحث این تحقیق بیشتر بر روی آن متمرکز گشته است. برای این منظور تاثیر تعداد و محل قرارگیری مهاربندها بر روی موضوعاتی از قبیل تاخیر برش، تغییر مکان جانبی و نیروهای دینامیکی وارد بر سازه مورد بررسی قرار گرفته و نتایج بیانگر این مطلب است که استفاده از مهاربندها بصورت زیگزاگ تاثیر بیشتری در جهت کاهش تاخیر برش خواهد داشت