با توجه به خواص منحصر به فرد میلگردهای frp همچون مقاومت در برابر خوردگی و عدم ایجاد تداخل در میدان های مغناطیسی به دلیل نارسانا بودن،استفاده از این میلگردها در اعضاء بتن مسلح در حال افزایش است.هدف از این تحقیق بررسی رفتار تیر بتنی مسلح شده با میلگرد frp و مقایسه رفتار آن با تیر بتنی مسلح شده با میلگرد فولادی است.در این تحقیق ابتدااصول طراحی تیرهای بتنی مسلح شده با میلگرد frpبیان شده است.در ادامه روش انجام تحلیل ممان-انحناء مقطعتوضیح داده شده-است.در تحلیل ممان-انحناء برای منحنی تنش-کرنش بتن،مدل مندر در نظرگرفته شده است. با استفاده از نتایجتحلیل ممان-انحناء مقطع، منحنی ممان انحناء ترسیم و مطابق روشی که ذکر شده است،ایده آل سازی 2 خطی شده است.از نمودار 2 خطی ممان انحناء،سختی خمشی موثر محاسبه شده است.با استفاده از طول مفصل پلاستیک نمودار 2 خطی ممان-انحناء به نمودار ممان-دوران تبدیل و پارامترهای مدل سازی غیرخطی محاسبه شده است.با معرفی پارامترهای مدل سازی غیر خطی به نرم افزار sap2000تحلیل استاتیکی غیرخطی انجام شده است وبا نتایج روش آزمایشگاهی صحت سنجی شده-است.سپس 5تیر دو سر ساده بتنی مسلح شده با میلگرد frpو 5 تیر دو سر ساده بتنی مسلح شده با میلگرد فولادیs340با استفاده از برنامه تدوین شده در matlabطراحی شده است.برای تیرهای مورد بررسی پارامترهای ظرفیت خمشی،ضریب شکل پذیری و تغییر مکان مورد مقایسه قرار گرفته است.

ستون ها اصلی ترین عضو در قاب های بتنی بوده و هرگونه خرابی در آنها پایداری کل سازه را به خطر می اندازد. روشهای معمول تقویت ستون ها مانند جکت بتنی و فلزی به دلیل مشکلات فراوان چندان قابل استفاده نیستند.در چند سال اخیر استفاده از مواد کامپوزیت که اصطلاحاً frp نامیده می شود جهت تقویت سازه های بتنی رشد چشمگیری داشته است. تحقیقات بسیاری در خصوص تقویت، افزایش ظرفیت باربری محوری و شکل پذیری ستون های بتن مسلح دورپیچ با الیاف frp انجام گرفته است که همه این تحقیقات نشان از عملکرد مناسب مواد کامپوزیت دارد، لیکن دورپیچ frp تأثیر چندانی بر روی افزایش ظرفیت خمشی ستون های بتنی ندارد. در این تحقیق، یک روش جدید جهت بهبود ظرفیت خمشی ستون های بتنی در معرض خمش و فشار با استفاده از میلگردهای frp که اصطلاحاً nsm نامیده می شود، مورد مطالعه قرار گرفته است. این روش شامل قرار دادن میلگردهای frp در داخل شیارهای ایجاد شده بر روی سطح ستون بتن مسلح می باشد. در این روش، پدیده ورقه ورقه شدن frp که در روش دورپیچ وجود دارد، اتفاق نمی افتد و استفاده از تمام ظرفیت تقویت کنندگی میلگردهای frp صورت می گیرد. در این تحقیق با استفاده از نرم افزار آباکوس، 31 نمونه ستون با مشخصات متفاوت تحت اثر بار محوری و بار دوره ای مورد مطالعه قرار گرفته اند و اثر frp-nsm در تغییر رفتار آنها بررسی شده است. از آنجا که درصد سطح مقطع میلگردهای frp-nsm مورد استفاده در ستون بتن مسلح از اهمیت برخوردار است، تأثیر این پارامترها در مدل اجزا محدود مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه تأثیر فاصله آرماتورهای عرضی در رفتار ستون بررسی شده است، سپس اثر نوع میلگردهای تقویتی(cfrp و gfrp) و اثر میلگردهای تقویتی در ستون های با لاغری متفاوت و اثر تقویت کننده ها در ستون هایی با مقاومت فولاد و بتن متفاوت مطالعه شده است، در ادامه مواردی نظیر تغییر ظرفیت خمشی، جذب انرژی و افت مقاومت ستون های تقویت شده به دست آمده است.

در سال های اخیر سازه های فولادی سرد نورد شده یا سازه فولادی سبک (lsf) به دلیل سرعت بالا در ساخت و وزن فولاد مصرفی پایین، بسیار مورد استفاده قرار گرفته اند. سازه های فولادی سرد نورد شده از اعضای سبک جدار نازک ساخته می شوند. سیستم باربر جانبی این سازه ها اغلب دیوار برشی فولادی یا چوبی و تسمه های فولادی مورب صرفاً کششی در قالب پانل های برشی می باشد. به عبارت دیگر مولفه اصلی فراهم کننده عملکرد لرزه ای این نوع سازه ها، پانل های برشی می باشد. در این تحقیق سعی شده است عملکرد سیستم باربر جانبی با مهاربندی ترکیبی مورد ارزیابی قرار گیرد، به این صورت که در طبقات مختلف یک سازه فولادی سرد نورد شده هم از دیوار برشی فولادی و هم از مهاربند ضربدری استفاده شود. برای این منظور از تحلیل های استاتیکی غیر خطی، دینامیکی خطی و دینامیکی افزایشی (ida) استفاده شده است و مطالعه روی سازه های 1 تا 5 طبقه با سیستم دیوار برشی فولادی، مهاربند ضربدری تسمه فولادی یا مهاربندی ترکیبی، با استفاده از نرم افزار opensees انجام شده است.یکی از مهمترین پارامترهای لرزه ای سازه ها در برابر نیروهای زلزله،ضریب رفتار می باشد که در حقیقت بیانگر توانایی سیستم سازه ای در جذب و استهلاک انرژی ناشی از زلزله و ایجاد تغییر شکل های فرا ارتجاعی بدون فروریزش کلی سازه می باشد که در این مطالعه برای سیستم های باربری جانبی ذکر شده به دست آمده است.

امروزه استفاده از روش nsmبرای تقویت خمشی اعضای بتن مسلّح با استفاده از میلگردهای frpبرای طرّاحان و محقّقین جذابیت بیشتری پیدا کرده است. اگر چه روش تقویت nsmکاربرد وسیعی پیدا کرده ولی همچنان تحقیقات عددی و آزمایشگاهی بیشتری برای بررسی اثر پارامترهای مختلف که باعث بهبود عملکرد خمشی عضو بتن مسلّح می شوند ، مورد نیاز است. در این تحقیق تیر بتن مسلّح تقویت شده به روش nsmبا استفاده از نرم افزار abaqusتحلیل شده است و بااستفاده از مدل المان محدودی مورد مطالعه قرار گرفته است. بارگذاری بر روی تیر ها به صورت خمش 4 نقطه ای بوده است. ابتدا نمون? المان محدودی توسّط یک نمون? آزمایشگاهی صحت سنجی شده است. نتایج نشان می دهد که در مراحل مختلف بار گذاری سازگاری خوبی بین نتایج مدل عددی و مدل آزمایشگاهی وجود دارد. سپس با استفاده از مدل عددی تأیید شده به بررسی پارامترهای موثر بر رفتار خمشی تیر ها پرداخته شده است.تعداد 17 تیر توسط نرم افزار abaqusطرّاحی شده و رفتار خمشی تیرها تحت بار خمش 4 نقطه ای با یکدیگر مقایسه گردیده است. پارامترهای بررسی شده شامل طول تقویت میلگردهای nsm، جنس میلگردهای nsm، مقاومت بتن، شکل هندسی مقطع nsm، تعداد نوارهای nsmو مساحت مقطع میلگردهای nsmمی باشد. پاسخ تیر ها به لحاظ تحمّل نیرو به عنوان خروجی تحلیل به دست آمده و مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است.

دیوار های بنایی غیر مسلح ، از جمله عناصری هستند که در اکثر سازه های سنتی موجود در نقاط مختلف جهان، کاربرد دارند. تحقیقات نشان داده است که این دیوارها فارغ از نحوه طبقه بندی در رده المان های سازه ای و یا غیرسازه ای، نقش موثری در تعیین رفتار سازه ها در برابر زلزله دارند. گستره پژوهش های انجام شده در این زمینه، جنبه های مختلفی از رفتار این دیوارها را مورد بررسی قرار داده است و هنوز تلاش های زیادی برای گشودن جنبه های ابهام رفتار آنها صورت می گیرد. از آنجا که به لحاظ سازه ای ممکن است استفاده از ورق های تقویتی در دیوارهای بنایی غیر مسلح الزامی باشد، لازم است آگاهی بیشتری نسبت به رفتار این گونه از سازه ها بدست آید. در این تحقیق با استفاده از نرم افزار abaqus مطالعاتی به صورت تحلیلی بر روی دیوار بنایی تقویت شده با 9 آرایش مختلف frp از جمله به صورت عمودی، افقی، پوشش سرتاسری، قطری و ترکیب این آرایش ها و تاثیر ضخامت و عرض ورق هایfrp در رفتار لرزه ای دیوارهای بنایی انجام شده است. به طور کلی مدل سازی اجزای محدود مصالح بنایی به دو روش ریزمدل سازی (میکرو) و درشت مدل سازی (ماکرو) انجام می شود. در این تحقیق به منظور بررسی دقیقتر رفتار این دیوارها از روش میکرو جهت مدلسازی استفاده شده است.

در سال های اخیر استفاده از میلگردهای پلیمر فیبری مسلح(frp ) شامل فیبرهای از جنس شیشه، کربن یا آرامید مدفون در رزین هایی مانند وینیلستر، اپوکسی یا پلی استر به عنوان یک راهکار موثر و اقتصادی برای غلبه بر مشکل خوردگی میلگردهای فولادی در سازه های بتنی مطرح شده است.دال های بتنی به خصوص در سازه هایی چون پل ها، به دلیل قرار گرفتن در معرض عوامل محیطی و انجماد و ذوب نمک ها و بار ترافیک، بیشتر در معرض خوردگی میلگردها و خرابی هستند.بنابراین استفاده از میلگردهای مقاوم به خوردگی در این سازه ها اهمیت ویژه ای می یابد. در این تحقیق مدل سازی شانزده دال بتنی مسلح یک طرفه با تکیه گاه های ساده با استفاده از نرم افزار6.12 abaqus انجام شده است.چهار دال با میلگرد فولادی،چهار دال با میلگرد cfrp و هشت دال با میلگرد gfrp مسلح شده اند.طراحی دال های بتنی مسلح شده با میلگردهای frp با استفاده از آیین نامه aci 440 و طراحی دال های بتنی مسلح شده با میلگرد فولادی با استفاده از آیین نامه aci 318 انجام شده است.جابه جایی رفت و برگشتی به وسط دهانه دال ها اعمال شده است. پاسخ دال های بتنی مسلح شده با frp به بارگذاری چرخه ای با دال های بتنی مسلح شده با فولاد مقایسه شده است.این مقایسه با استفاده از پارامترهای سختی، مقاومت و جذب انرژی انجام شده است.نتایج حاصل از این مقایسه نشان می دهد که دال های بتنی مسلح شده با میلگردgfrp در پایان بارگذاری چرخه ای، افت مقاومت، افت سختی بیشتر و جذب انرژی کمتری نسبت به دال های بتنی مسلح شده با میلگرد فولادی از خود نشان می دهند،اما دال های بتنی مسلح شده با cfrp دارای افت مقاومت و افت سختی و جذب انرژی کمتر نسبت به دال های مسلح شده با فولاد هستند.

اخیرا پروفیل های پالترود شده gfrp تحول بزرگی در مهندسی عمران ایجاد کرده اند و به عنوان مصالح با دوام جایگزین مناسبی برای مصالح متعارف در برخی از کاربرد های سازه ای هستند . بارزترین مزیت این پروفیل ها علاوه بر وزن کم، مقاومت در برابر خوردگی و نارسانا بودن برخی از انواع آن ها است. به سبب همین ویژگی ها در سازه های در معرض خوردگی مانند سازه های دریایی ، پرورش گاه های ماهی، معادن و نیرو گاه ها و همچنین محیط های حساس به تداخل میدان مغناطیسی کاربرد زیادی دارند. هدف از این تحقیق، مقایسه رفتار تیر های فولادی با تیر های gfrp، دارای مقطع i شکل تحت بار گذاری قائم افزاینده است. این مقایسه بر مبنای پارامتر های بدست آمده از نمودار بار- جابجایی، از قبیل میزان سختی، ظرفیت باربری و تغییر مکان قائم این پروفیل ها نسبت به هم می باشد. برای این منظور از 13 نمونه تیر gfrp و 13 نمونه تیر فولادی با شرایط مرزی یک سر گیر دار- یک سر آزاد برای مدل سازی در نرم افزار abaqus 6.13.4 استفاده شده است. مقدار بار برای هر نمونه از صفر تا حد بار بحرانی آن تیر، افزایش می یابد. طول و مساحت مقطع و کلیه شرایط مدل سازی به جز خواص مصالح برای نمونه های فولادی وgfrp مشابه است. در تعدادی از نمونه ها مساحت مقطع ثابت است و طول افزایش می یابد و در تعدادی دیگر مساحت مقطع متغیر و طول ثابت می باشد. نتایج این مقایسه نشان می دهد که مقادیر مقاومت نهایی ، ظرفیت تغییر شکل نهایی و سختی پروفیل های gfrp نسبت به پروفیل های فولادی نظیر خود به ترتیب حدود 0/15 ،1/33 و0/09 است.

در سالهای اخیر، رفتار اعضای بتنی مسلح به میلگردهای frp در کانون توجه پژوهش گران بوده است. وزن سبک، مقاومت در برابر خوردگی، خنثی بودن در میدان مغناطیسی و نارسانای الکتریکی از جمله ویژگی های میلگردهای frp است که در مکانهای خاص موجب اهمیت کاربرد آن به جای فولاد می شود. امروزه چند آیین نامه و راهنمای طراحی در مورد طراحی سازه های بتنی مسلح به میلگردهای frp موجود است. با این وجود کارهای تحقیقاتی محدودی در زمینه رفتار ستون های بتنی مسلح به میلگردهای frp انجام گرفته است. در این تحقیق تلاش شده است که عملکرد خمشی اعضای فشاری ستون بتنی مسلح با میلگردهای frp شیشه ای و کربنی مورد بررسی قرار گیرد. هجده نمونه ستون دایروی rc با جنس آرماتور طولی و عرضی و فواصل خاموت مختلف در نرم افزار اجزا محدود opensees مدل سازی شده اند. همه نمونه ها به منظور مقایسه و ارزیابی عملکرد مصالح آرماتور، در مشخصات دیگر (شکل هندسی و ابعاد ستون، تعداد و قطر آرماتور طولی و عرضی، مقاومت فشاری بتن و ...) یکسان فرض شده اند. طراحی ستون ها براساس آیین نامه های csa/can s806-12 و aci 318-11 انجام گرفته است. این نمونه ها تحت بارگذاری چرخه ای قرار گرفته و به منظور بررسی عملکرد خمشی ستون ها تحلیل گردیده اند. نمونه ها در سه دسته تقسیم شده اند. گروه اول شامل ستون های بتنی مسلح به آرماتور طولی فولاد و خاموت های حلقوی فولاد یا cfrp و یا gfrp و با فاصله های مختلف خاموت است. تفاوت گروه دوم و سوم در جنس آرماتور طولی بوده که به ترتیب gfrp و cfrp است و تنوع جنس خاموت و فواصل آن همچون گروه اول است. براساس یافته های پژوهش، عملکرد مدل های مسلح به آرماتور طولی cfrp در جذب انرژی بهتر از مدل های مسلح به gfrp بوده، ولی همچنان به طور چشم گیری کم تر از جذب انرژی مدل های مسلح به آرماتور طولی فولاد هستند. در ادامه پژوهش، به منظور بررسی شکل پذیری ستون، سه نمونه جدید مدل سازی شده است. با توجه به نتایج قبلی و همچنین توصیه aci 440.1r-06 ، آرماتور طولی فولاد انتخاب شد. همه مشخصات سه نمونه یکسان بوده و تنها جنس آرماتور عرضی متفاوت است. هر سه نمونه تحت بارگذاری چرخه ای قرار گرفته و تحلیل شده اند. نتایج نشان می دهد که مدل ستون دایروی rc با خاموت حلقوی cfrp بیش ترین شکل پذیری را داشته و مدل مسلح به خاموت حلقوی فولاد نسبت به دو مدل دیگر مسلح به خاموت حلقوی gfrp و cfrp به ترتیب 20% و 31% کم تر شکل پذیر است.

مهاربند های کمانش تاب معمولیمتشکلازیکهسته یفولادیوشکل پذیرباقابلیتجاریشدنتحتهردونیروی کششیوفشاریمی باشد. برایحذفکمانشهستهتحتبارفشاری،هستهمیانیکغلاففولادی قراردادهشدهوسپساینغلافتوخالیبااستفادهازمصالحپرکننده ایمانندبتنپرمی شود. نسل جدیدی از این مهاربند ها که مهاربند های کمانش تاب تمام فولادی نامیده می شوند ، این گروه از مهاربند های کمانش تاب هستند که اعضای مقاوم در برابر کمانش سبکتری نسبت به مهار بند های کمانش تاب معمول دارند. در مهاربند های کمانش تاب تمام فولادی یک جزء فولادی سبک به جای استفاده از لوله پر شده با ملات یا بتن که در مهار بند های کمانش تاب معمول به کار می رود ، به عنوان عضو مقاومت کننده در برابر کمانش استفاده می شود ، که در آن رسیدن به نتیجه کمانش کلی مهاربند ممکن است به علت ناکافی بودن سختی و مقاومت عضو جلوگیر از کمانش باشد.

سازه ی مرکب ، سازه ای با ستون های بتنی مسلح (غالبا به همراه پروفیل فولادی مدفون در ستون) و تیر های فولادی است که موضوع این تحقیق می باشد. با افزایش شناخت ما نسبت به رفتار سازه های فلزی و بتنی و شناخت نقاط ضعف و قوت آن ها و همچنین افزایش دانش بشری نسبت به زلزله، لازم است مکانیزم هایی برای سازه پیش بینی شود، که بتواند در برابر زلزله به خوبی مقاومت کند و همچنین شکل پذیری و جذب انرژی خوبی داشته باشد.یکی از شناخته ترین مکانیزم های موجود، مکانیزم تیر ضعیف - ستون قوی می باشد. سیستم به دلیل داشتن ستون های بتنی و تیر های فلزی، مکانیزم تیر ضعیف - ستون قوی را به خوبی دارا می باشد. این سیستم در ساختمان های بلند مرتبه و حتی ساختمان های معمولی می تواند قابل استفاده باشد. دشواری در اجرای این سازه ها باعث شده است تا ساخت این گونه سازه محدود باشد، لذا داشتن پارامتر هایی نظیر ضریب رفتار و ضریب شکل پذیری می تواند مهندسین را برای طراحی بهتر اینگونه سازه ها در پروژه های مهندسی یاری کند.

بر اساس مشاهدات تجربی، بارگذاری چرخه ای دارای اثراتی است که مهم ترین آن ها افت سختی، افت مقاومت و باریک شدگی حلقه های هیسترزیس است. یک تحلیل هیسترزیس مناسب باید منعکس کننده تمام خصوصیات رفتاری فوق باشد و در نهایت بتواند تخمین خوبی از ظرفیت استهلاک انرژی توسط عضو یا سیستم باربر ارائه دهد. در این تحقیق با استفاده از نتایج آزمایشگاهی، مقایسه ای بین نتایج حاصل از دو نرم افزار آباکوس و آیدارک صورت گرفته است. ستون های مورد مطالعه به سه دسته با انهدام خمشی، خمشی- برشی و برشی تقسیم شده اند و در هر گروه از این ستون ها افت سخی، افت مقاومت و جذب انرژی بدست آمده از نتایج نرم افزارها با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است.