بتن به عنوان اصلی ترین ماده مصرفی در امر ساخت و ساز، همواره در معرض آسیب ناشی از تهاجم مواد خورنده قرار دارد. از اینرو دانشمندان در پی یافتن موادی هستند که این نقیصه را برطرف نمایند. در بسیاری از سازه ها از جمله اسکله ها، سد ها، نیروگاههای حرارتی، تونل های انتقال آب، کف های صنعتی و ... ساخت بتن با قابلیت های ویژه از اهمیت زیادی برخوردار است. ورود نانومواد به عرصه تکنولوژی در تمامی علوم تحولات شگرفی ایجاد نموده است و استفاده از آنها بخصوص در امر ساخت بتن روز به روز گسترده تر می شود. استفاده از انواع پلیمرها نیز آنچنان روند روبه رشدی داشته است که قرن اخیر را قرن پلیمرها نامیده اند و انتظار می رود تا پایان دهه دوم قرن 21 میلادی مصرف جهانی پلیمرها بر مصرف محصولات فولادی پیشی بگیرد. در این رساله تاثیر نانوسیلیس بر خواص بتن های پلیمری با استفاده از پلیمر استایرن بوتادین (sbr) مورد ارزیابی قرار گرفته است. بتن های سیمان پلیمری، با درصدهای 10، 15 و 20 پلیمر، همراه با درصدهای صفر، 5/2، 5 و 5/7 نانوسیلیس نسبت به وزن سیمان مصرفی تهیه شده اند. نسبت آب به سیمان در تمامی بتن ها 3/0 بوده است. در نهایت آزمایش های مقاومت فشاری، مدول الاستیسیته، مقاومت الکتریکی و درصد جذب آب نمونه ها در سنین 14، 28 و 90 روزه انجام گرفته و مورد ارزیابی قرار گرفته است.

با توجه به رشد جمعیت کشور و تجمع در شهرهای بزرگ و نیز با توجه به گرانی و محدودیتهای موجود در تهیه زمین چندی است که شاهد بلند مرتبه سازی در تهران و برخی شهرهای بزرگ کشور می باشیم. کما اینکه هم اکنون در شهرهای نه چندان بزرگ نیز ساختمانهای ده طبقه و نظیر آن یافت می شود و بعید نیست که در آینده ای نزدیک در شهرها نیز شاهد ساختمانهای بسیار بلند باشیم. از اواخر قرن نوزدهم که بلند مرتبه سازی در جهان رونق گرفت تا کنون سیستمهای سازه ای گوناگون برای ساختمانهای بلند مورد استفاده قرار گرفته است. در این میان سیستمهای سازه ای لوله ای و لوله ای دارای دیوار برشی و با مهار کمربندی از بهترین فرمهای سازه ای شناخته شده برای استفاده در ساختمانهای بسیار بلند مرتبه می باشد. لذا بنا به آنچه که ذکر شد سیستم های سازهای مذکور برای بررسی ومقایسه در این تحقیق انتخاب گردیدند. هدف این رساله بررسی رفتار و پاسخ دینامیکی فرمهای سازه ای لوله ای و لوله ای دارای دیوار برشی و با مهار کمربندی در مقابل بارهای جانبی ناشی از زلزله وسپس مقایسه آنها با یکدیگر می باشد. در راستای این اهداف مدلهایی توسط نرم افزار کامپیوتری etabs ساخته شد و مورد تحلیل دینامیکی طیفی قرار گرفت و تاثیر پارامترهایی مانند ارتفاع ساختمان، شکل پلان (مربعی و مستطیلی) وسختی تیرهای پیرامونی بر پاسخ ساختمانها در هر سه سیستم مورد ارزیابی قرار گرفت. در انتها مشخص شد که در سیستم لوله ای دارای دیوار برشی و لوله ای با مهار بازویی پدیده لنگی برشی به طور موثری مهار گردیده وتاثیر تغییر پارامترهای مورد بررسی در تمامی موارد در سیستمهای لوله ای دارای دیوار برشی و لوله ای با مهار کمربندی کمتر از سیستم لوله ای بود که خود نشانه کارایی بهتر این این سیستمهای سازه ای می باشد.

حفاظت در برابر تابش های هسته ای از اهمیت بسزایی برخوردار است تا از اثرات زیان آور زیست محیطی آنها جلوگیری شود. بنابراین، در این پایان نامه به منظور بهینه سازی خاصیت حفاظتی بتن به عنوان رایج ترین حفاظ مورد استفاده، تأثیر مواد افزودنی بر بتن در مقابل تابش گاما مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور ابتدا چیدمان آزمایش و ساختار بتن توسط کد mcnp4c شبیه سازی شده است و میزان شار عبوری و ضریب تضعیف بتن حاوی مواد افزودنی با استفاده از این کد محاسبه شده است. سپس با رعایت استانداردهای مختلف ساخت بتن، نمونه های بتنی حاوی ماده افزودنی سرب ساخته شده است و میزان شار عبوری از نمونه های بتنی توسط آشکارساز 2 اینچی (nai(tl و با استفاده از تحلیل گر چندکاناله mca در برابر چشمه سزیم137 و کبالت60 به دست آمده است و ضرایب تضعیف و کمیت های وابسته به آن محاسبه شده است. ماده افزودنی سرب با درصدهای مختلف به شکل پودر، ساچمه و صفحه به بتن اضافه شده است و مقاومت فشاری نمونه ها نیز تعیین شده است. در نهایت، با مقایسه بتن بدون سرب و بتن حاوی سرب مشخص شده است که بتن حاوی سرب دارای خواص مناسب برای حفاظت در برابر تابش گاما است و در صورت استفاده از پودر به میزان 90 درصد وزن سیمان نتیجه مطلوب تری به لحاظ مقاومت و حفاظت در برابر تابش گاما حاصل خواهد شد.

استفاده از مهاربندهای فولادی در ساختمان های بتنی بیشتر جهت تقویت لرزه ای استفاده می شده است اما استفاده از این سیستم به عنوان یک سیستم باربر جانبی به دلیل اقتصادی بودن، اجرای آسان و حاشیه ایمنی بالا در دهه اخیر مورد توجه قرار گرفته است. هدف از این تحقیق بررسی عملکرد مهاربندهای فولادی در سازه های بتنی می باشد و رفتار این سازه ها با سازه های دارای دیوار برشی بتنی مورد مقایسه قرار گرفته است. تمام مدل های مورد مطالعه با نرم افزار etabs طراحی و تحلیل استاتیکی غیر خطی در نرم افزار sap 2000 انجام شده است و پارامترهای لرزه ای مانند ضریب اضافه مقاومت، ضریب شکل پذیری، ضریب رفتار و سختی جانبی الاستیک مورد مقایسه قرار گرفته اند. نتایج تحلیل و بررسی ها نشان می دهد که سیستم مهاربند x دارای رفتار مناسب تری نسبت به سیستم مهاربند ? و قاب دارای دیوار برشی بتنی می باشد وحاشیه ایمنی مهاربند x بیشتر از مهاربند ? و دیوار برشی بتنی می باشد.

با توجه به پیشینه لرزه خیزی و زمین لغزش های مخرب در نواحی پیرامون شهر خرم آباد، در این پایان نامه سعی شده است با تقسیم ساختمانهای فولادی این شهرستان به دو گروه مهندسی ساز و غیرمهندسی ساز به ارزیابی رفتار لرزه ای آنها پرداخته شود. بدین منظور تلاش شد تا با تجزیه و تحلیل مشاهدات عینی در سطح شهر و با مراجعه به شهرداری و بررسی مدارک محاسباتی، ساختمانها به نحو مناسبی مورد ارزیابی قرار گیرند. پس از بررسی ساختمانهایی با الگوی غیر مهندسی ساز، مشاهده شد این الگوی ساخت اثرات انکار ناپذیری بر عملکرد لرزه ای این ساختمانها در برابر زلزله داشته و دارند و این امر بدیهی به نظر می رسد که بسیاری از این ساختمانها قادر نخواهند بود تا الزامات لرزه ای مورد نیاز را ارضا نمایند. همچنین با توجه به اینکه در ساختمانهای فولادی با الگوی مهندسی این شهرستان متداولترین سیستم های باربر جانبی سیستم قاب خمشی معمولی و بادبند ضربدری بوده و سیستم بادبندی در تحقیقات گذشته مقاومتر نشان داده و بررسی ساختمانهایی با این سیستم در حوصله این پایان نامه نمی گنجد، به بررسی ساختمانهای متداول با سیستم قاب خمشی معمولی پرداخته می شود. جهت ارزیابی کلی رفتار لرزه ای قاب های خمشی معمولی 5 نوع قاب2، 3، 4، 5 و 6 طبقه تحت آنالیز غیرخطی استاتیکی و 2 قاب 3 و 6 طبقه تحت اثر 3 شتابنگاشت مختلف زلزله با نرم افزار sap2000 تحت آنالیز غیرخطی دینامیکی قرار گرفته و سطح ایمنی جانی و آستانه فروریزش در این سازه ها کنترل می شود. اطلاعات بدست آمده در مورد نحوه رفتار ساختمانها در مقابل زلزله از طریق این تحقیقات و تجارب زلزله های اخیر باعث نگرانی در مورد وضعیت لرزه ای حجم وسیع ساختمانهای موجود که بدون اعمال ضوابط جدید ساخته شده اند، می باشد.

تولید واستفاده از بتن سبک در اعضای باربر سازه ها و ساخت قطعات پیش ساخته به دلیل همراه داشتن مزایایی چون کاهش در وزن سازه و همچنین کاهش ابعاد مقاطع بتن مسلح سالهاست مورد توجه محققین و صنعتگران است. از طرفی دیگر همگنی ناکافی ناشی از بتن ریزی به علت تراکم نامناسب و یا جداشدگی دانه های سنگی و یا مشکل جادادن بتن در محلهایی که تراکم آرماتورها وجود دارد ممکن است موجب تردید در عملکرد بتن ساخته شده گردد. با توجه به موارد ذکر شده، استفاده از بتن سبک خودتراکم رو به توسعه است. ضعف و شکنندگی سنگدانه های سبک نیز نقایصی را در خواص مکانیکی بتن سبکدانه ی سخت شده همچون کاهش در مقاومت فشاری، خمشی و کششی به وجود می آورد. بنابراین بهبود در شکنندگی با استفاده از الیاف نکته ای کلیدی در گسترش کاربردهای بتن سبک است. در این پایان نامه به بررسی خواص مهندسی بتن سبک خودتراکم الیافی حاوی سه سبکدانه لیکا، اسکوریا و eps پرداخته شده است. سپس با ارائه طرح اختلاط مناسب ، خواص تازه و سخت شده هر یک از طرح ها مورد مطالعه قرار گرفت. آزمایشهای بتن تازه شامل آزمایش های جریان اسلامپ، قیف v شکل، حلقه j، جعبه ی l شکل و ستون جداشدگی و آزمایشهای بتن سخت شده شامل اندازه گیری چگالی، مقاومت فشاری، سرعت عبور امواج اولتراسونیک، مقاومت کششی، مقاومت خمشی، طاقت خمشی و جذب آب یر روی نمونه های نگهداری شده در محیط مرطوب می باشد. همچنین با توجه به وجود قابلیت جریان پذیری بالا در بتن خودتراکم و خطر جداشدگی و روزدگی سبکدانه ها، ستونهایی به ارتفاع 2 متر ساخته شد و پراکندگی خواص مهندسی در ارتفاع مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که حضور الیاف باعث کاهش جریان پذیری بتن تازه گردید، با این وجود طرح ها در محدوده قابل قبول از نظر شیوه نامه efnarc قرار گرفتند. نتایج بتن سخت شده نیز بیانگر قرارگیری تمامی طرح ها در محدوده بتن سبک سازه ای است. به علاوه، حضور الیاف باعث افزایش مقاومت کششی، خمشی و طاقت خمشی طرح ها گردید. مطالعه ی پراکندگی خواص مهندسی بتن در ارتفاع ستونها نیز حاکی از همگنی مناسب و پخش شدگی مطلوب سبکدانه ها در ارتفاع بود.

بتن خودتراکم بتنی است که بدون نیاز به ویبره تحت اثر وزن خود متراکم می شود و در قالب به راحتی جریان می یابد و تمام گوشه های آن را پر می کند.وقتی که تراکم آرماتور در قالب بالا باشد، ویبره نمودن بتن معمولی یک مشکل بزرگ خواهد بود.از این رو بتن خود تراکم بنا به خاصیتی که دارد،باید قابلیت جریان مناسب بین آرماتورها و پر کردن تمام گوشه های قالب را داشته باشد.بتنی که نیاز به ویبره نداشته باشد چالش بزرگی در ساختمان سازی است از آنرو که این بتن باید همزمان،هم خاصیت روانی بالا و هم پیوستگی دانه بندی خود را حفظ کند. در بسیاری موارد جایگزینی مواد سیمانی به بهبود این مشکلات و بهبود روانگرایی بتن کمک می کند.از جمله مواد سیمانی جایگزین می توان به خاکستر بادی،دوده سیلیس(دوده سیلیس)،خاکستر پوسته شلتوک برنج ،سرباره و پودر سنگ آهک اشاره کرد.در پروژه ی پیش روی از دو نوع ماده ی پوزولانی دوده سیلیس و خاکستر پوسته ی شلتوک برنج با ترتیب درصدهای 10 و 20درصد جایگزین سیمان استفاده شده است.آزمایش های مکانیکی فشاری،کششی،خمشی و آزمایش های سرعت عبور امواج (التراسونیک)، انبساط و انقباض و آزمایش جذب آب نهایی بر روی تمامی طرح های اختلاط انجام شده است.تمامی طرح ها با دو نوع سنگ دانه های گردگوشه (رودخانه ای) و شکسته شده بصورت مجزا ساخته شده اند.9 طرح اختلاط برای سنگدانه های رودخانه ای و 9 طرح برای سنگدانه های شکسته شده.همچنین از دو نوع الیاف مختلف پلی پروپیلن و فولادی نیز جهت بررسی تاثیرشان بر خواص مختلف مکانیکی و غیر مکانیکی نمونه ها در حضور پوزولان ها و در عدم حضور پوزولان ها استفاده شده است.مقایسه های متنوع و بسیار متفاوتی قابل انجام می باشد.

جهت انجام این مطالعه چندین نمونه در ابعاد 15*15*15 سانتیمتری در 12 طرح مختلف ساخته شد که همگی بر اساس مشخصات فنی آیین نامه astm می باشند، عمل آوری و مورد آزمایش قرار گرفتند. نتایج حاصله حاکی از این امر است که مخلوط بتنی با عیار 350 کیلوگرم سیمان، بهمراه 5/0% الیاف پلی پروپیلن کمترین و ترکیب 2/0% الیاف ، 5% سرباره و 7% میکروسیلیس بیشترین مقاومت فشاری را دارا می باشند. در مورد آزمایش نفوذ آب مخلوط بتن دارای 5/0% الیاف ، 5% سرباره و 7% میکروسیلیس بیشترین و مخلوط دارای 2/0% الیاف و 5% سرباره کمترین عمق نفوذ را دارا می باشند. همچنین در آزمایش 28 سیکل ذوب و یخبندان مخلوط بتن دارای 7% میکروسیلیس ، 5% سرباره بیشترین پوسته و بتن بهمراه 5/0% الیاف و 5% سرباره کمترین پوسته را دارا می باشند.

کاهش بار مرده سازه های بتنی از دغدغه های مهم مهندسی عمران است. تحقیقات بسیاری برای کاهش چگالی بتن و در نتیجه کاهش بار مرده ساختمانها صورت گرفته که منجر به تولید بتن سبک گردید. بتن سبک به طرق مختلفی از جمله افزودن مواد هوازا مثل پودر آلومینیوم، استفاده از سنگدانه های سبک مثل پرلیت، اسکوریا و لیکا و همینطور افزودن دانه های منبسط شده پلی استر به بتن ساخته میشود. نتایج نشان می دهند که ساروج سبب کاهش مقاومت مکانیکی بتن می شود و این کاهش با افزایش مقدار جانشینی آن بیشتر می شود . به طور کلی جانشینی 25 درصد ساروج خصوصیات مکانیکی مناسبی را از خود نشان می دهد.حضور میکروسیلیس و نانو سیلیس نیز تاثیر مثبتی در بهبود خصوصیات فیزیکی و مکانیکی بتن داشته و با ترکیب درصدهای مناسب ساروج با این دو می توان به مقاومت بیشتر این طرح ها در مقایسه به نمونه شاهد دست پیدا کرد . بهترین مقاومت مکانیکی در بین طرح های ترکیبی را طرح حاوی 25 درصد ساروج و 10 درصد میکروسیلیس داشته و همچنین در بین طرح های حاوی نانوسیلیس ، طرح حاوی 25 درصد ساروج ، 10 درصد میکروسیلیس و 5 درصد نانوسیلیس بیشترین مقاومت را از خود نشان داد.با بررسی میکروساختار نمونه ها مشاهده گردید که طرح های حاوی ساروج دارای تخلخل و نفوذپذیری بیشتری هستند

با توجه به استفاده روز افزون از تحلیل های غیر خطی در آیین نامه های معتبر همچون atc40 و fema256 و fema360 در برآورد دقیق لرزه ای ساختمان ها در تعیین سطح عملکرد و روی آوردن اکثر آیین نامه ها به طراحی بر اساس عملکرد performane base design ، به این نوع تحلیل ها برای بهینه سازی و پیش بینی دقیق رفتار ساختمان در برابر زلزله مورد نیاز احساس می شود.

تولید سیمان برای مصرف در بتن با مشکلات عدیده ای از جمله مصرف انرژی زیاد و آلودگی محیط زیست مواجه است. بنابراین اصلاح الگوی مصرف و بهینه سازی تولید سیمان بیش از پیش ضرورت دارد. از جمله راه های بهسازی تولید سیمان، جایگزین کردن بخشی از آن با مواد افزودنی معدنی ارزان قیمت و در دسترس است که پوزولا ن های طبیعی از جمله این مواد می باشند. پرلیت و متاکائولین از مواد معدنی با خاصیت پوزولانی بوده و می توانند به عنوان منابع پوزولانی تلقی گردند. برای این منظور نوعی سیمان پوزولانی بطور مجزا با جایگزینی نسبی سیمان بترتیب با درصدهای مختلف (5 ، 10 ، 15 ، 20 ، 25) متاکائولین و پرلیت تهیه شدند. سپس طرح های اختلاط مختلف با استفاده از هر یک از سیمان های تهیه شده بطور مجزا و با نسبت آب به سیمان 5/0 تهیه و قالب گیری شدند. بعد از عمل آوری مناسب ، آزمایش هایی از قبیل مقاومت فشاری ، مقاومت خمشی ، انقباض 7 ، 14 ، 28 ، 90 روزه و آزمایش زمان گیرش و جذب آب انجام شدند. نتایج مقایسه خاصیت پوزولانی پرلیت و متاکائولین را نشان داد بطوریکه با یک جایگزینی نسبی برابر از پرلیت مقاومت خمشی افزایش یافته ای را در مقایسه با متاکائولین نشان داده است. بعد از آن ، نمونه هایی برای بررسی اثر ترکیبی همزمان هر دو ماده با جایگزینی نسبی مختلف با نسبت آب به سیمان 5/0 به همراه سیمان سفید و خاکستری بطور جداگانه ساخته شدند. نتایج اثرات ترکیبی پوزولان های پرلیت و متاکائولین را یک پوزولان برتر معرفی می کند

حفاظت در برابر تابش های هستهای برای جلوگیری از آثار مخرب زیست محیطی آنها حائز اهمیت است. در این تحقیق اثر سنگدانه های باریت (سولفات باریم) در بتن معمولی بعنوان محافظ امواج گاما مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت. در فاز اول برای نیل به این هدف نمونه های مکعبی 100 میلیمتری با درصدهای جایگزینی مختلف 0 ، 25 ، 50 ، 75 ، 100 باریت با سنگدانه ها ساخته شدند . کلیه نمونه ها از سیمان پرتلند با عیار kg?m^3375 ،45/0w/c = با حداکثر اندازه سنگدانه 25 میلیمتر تهیه شدند و پس از عمل آوری در آب و تعیین مقاومت مورد آزمایش پرتو دهی قرار گرفتند. همچنین در فاز دوم درصدهای مختلف میکروسیلیس و نانو سیلیس را جایگزین سیمان و درصد های مختلف پودر سرب را جایگزین باریت نموده و آزمایشات مشابه بر روی آنها انجام داده شد. ضرایب تضعیف خطی و جرمی این بتن ها محاسبه و با انرژیmev 662/0 چشمه سزیم 137( )مقایسه گردید . نتایج نشان میدهند که ضریب تضعیف خطی با افزایش درصد جایگزینی باریت افزایش می یابد .