امروزه استفاده از روش شبیه سازی محاسباتی برای شناخت و پیش بینی رفتار غیرخطی سازه های بتن آرمه در حال گسترش می باشد. در روش شبیه سازی محاسباتی برای شناخت رفتار غیرخطی سازه های بتن آرمه، برخلاف روش های تجربی و آزمایشگاهی نتایج به دست آمده محدود به دامنه تغییرات عوامل موثر بر آزمایش نظیر ابعاد، اندازه نمونه های تحت آزمایش، شرایط بارگذاری و شرایط مرزی نمی باشند. اعتبار و قابلیت اعتماد نتایج به دست آمده از روش شبیه سازی محاسباتی تا حد زیادی به مدلسازی رفتار مشخصه غیر خطی اجزای بتن آرمه (بتن و میلگرد فولادی) و میزان تطابق این مدلها با شرایط واقعی بستگی دارد. در این تحقیق دقت و قابلیت اعتماد تعدادی از مهم ترین مدل های مشخصه ارائه شده برای رفتار بتن تحت اثر بار های دوره ای فشاری و کششی (دوره ای بودن بارهای وارده خود سبب بوجود آوردن پیچیدگی هایی بیشتر در رفتار اعضای بتن آرمه مانند زوال سختی عضو بتن آرمه و اثر بوشینگر در میلگردهای فولادی می شود) بررسی شده اند. این بررسی محدود به مدلهایی می شود که تحت عنوان کلی روش های بر پایه الاستیسیته دسته بندی می شوند. به این منظور ضمن مرور آزمایشات صورت گرفته بر روی نمونه های بتنی تحت اثر بار های دوره ای و همچنین مدل های مشخصه رفتار بتن تحت اثر بارهای دوره ای پیشنهاد شده توسط محققین مختلف، تعدادی از مدلها که ضمن سادگی از اهمیت بیشتری نزد محققین برخودار می باشند، به منظور شبیه سازی نتایج آزمایشگاهی مورد بحث استفاده می شوند. با مقایسه و تحلیل نتایج به دست آمده، مدل های مذکور مورد نقد و بررسی قرار گرفته اند. با توجه به میزان سادگی و قابلیت مدل های مشخصه موجود می توان از این مدلها برای شبیه سازی رفتار سازه های بتن آرمه تحت بارگذاری های دینامیکی استفاده نمود. بر این اساس مدلهایی برای بررسی رفتار بتن تحت بارگذاری های فشاری و کششی یکنواخت و دوره ای ارائه شده است و با نتایج آزمایشگاهی مورد مقایسه قرار گرفته اند همچنین قابلیت مدل مشخصه ارائه شده برای آنالیز اجزای محدود غیر خطی عضو های بتن مسلح با استفاده از نرم افزار اجزای محدود abaqus نیز مورد بررسی قرار گرفته است و نتایج بیانگر آن است که مدلها علاوه بر سادگی از قابلیت اطمینان خوبی برخوردار هستند.

پل ها در سیستم حمل و نقل نقش کلیدی را ایفا می کنند و حفاظت از آنها حین وقوع حوادث طبیعی مانند زلزله جهت رساندن کمک های اولیه به مناطق آسیب دیده و یا حمل و نقل مجروحین و آسیب دیدگان زلزله ضروری می نماید. جهت رسیدن به این مقصود روش ارزیابی که بتواند مقدار آسیب پذیری پل ها را متناسب با پارامترهای زلزله بیان کند، سودمند می باشد چون می توان مقدار هزینه های بازسازی و تعمیر و همچنین بهسازی اولیه را سنجید و با توجه به میزان اهمیت پل در مورد توجیه طرح بهسازی پل تصمیم گرفت. تاریخچه آسیب پل ها در زلزله های گذشته مانند نورثریج و کوبه مویدی بر لزوم توجه به عملکرد پل ها در زلزله می باشد. یکی از روش های موثر در ارزیابی وضعیت آسیب پذیری لرزه ای پل ها، استفاده از منحنی های آسیب پذیری است. روش بدست آوردن منحنی های آسیب پذیری را می توان به روش های مختلف از جمله روش های آماری، روش های احتمالاتی و روش هایی که بر اساس نظریه متخصصین است و غیره طبقه بندی کرد. در این تحقیق ابتدا با استفاده از اطلاعات خسارت زلزله های نورثریج و کوبه منحنی های آسیب پذیری تجربی رسم گردیده است. در ادامه در مورد المان های مختلف پل مانند تکیه گاه های الاستومری و کابل های مهاری پل توضیحاتی داده شده است. منحنی آسیب پذیری چند پل با استفاده از شاخص های خسارت تعریف شده و روش های بررسی آسیب پذیری احتمالاتی بدست آورده شده است. شاخص خسارت، اندازه کمی میزان خسارت وارد شده بر یک عضو و یا کل سازه را بیان می کند. وقتی ارزیابی خسارت بصورت کمی بیان شود تصمیم گیری در خصوص سازه را راحت تر می کند و تصمیم گیری قبل و بعد از زلزله درباره آن سازه آسان تر خواهد بود. به منظور ارزیابی لرزه ای پل ها مدل سه بعدی از پل های مورد مطالعه در نرم افزار اجزای محدود تهیه شده و با انتخاب حرکات زمین مناسب و تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیرخطی، به محاسبه شاخص های خسارت پرداخته شده است. با استفاده از نتایج بدست آمده و روش های احتمالاتی منحنی های آسیب پذیری رسم می گردند و در مورد نحوه عملکرد پل ها در زلزله ها قضاوت می گردد. در مورد یک پل کابل مهاری بکار برده شده و منحنی آسیب پذیری بعد و قبل نصب مهار با یکدیگر مقایسه گردیده است.

همانطور که اشاره شد، پدیده قفل و بست سنگدانه ای در سال 1968 توسط پاولی و فنویک به جهانیان معرفی شد و پس از آن دانشمندان بسیاری روی این پدیده تحقیق و بررسی کردند و کارهای آزمایشگاهی زیادی روی این پدیده و میزان انتقال نیروها و تنش ها در مقاطع ترک خورده در بتن های مختلف در شاخه های مسلح و غیر مسلح انجام شده است. اما از آنجا که این پدیده از لحاظ گستره علمی بسیار پیچیده و گسترده است، و نیز پارامترهای بیشماری روی آن تاثیر دارد که در عملکرد این پدیده دخیل می باشند، لذا ما با یک پهنه وسیع از مجهولات مواجه هستیم که علیرغم اینکه در طی سالیان متمادی محققان نامی وبزرگی در این زمینه تلاش های شایان ذکری انجام داده اند، اما هنوز حجم وسیعی از نادانسته ها و مجهولات وجود دارند . در کارهای تحقیقاتی که در شاخه ها و و زمینه های مختلف دیگر صورت میگیرد، زمانی که احتیاج به رفتار شناسی و به اصطلاح پاسخ یک بتن خاص با یک مقاومت خاص در برابر بارهای اعمالی می شود، در اغلب موارد با کمبود اطلاعات مواجه هستیم و به ناچار در اینگونه موارد به تعمیم نتایج در دسترس موجود پرداخته و از کارهای انجام شده قبلی استفاده می کنیم،که این کار به نوبه خود خطائی را وارد تحقیقات می کند . همانطور که می دانید در شاخه بتن، مانند سایر شاخه های عمرانی المانها و مقاطع بسیار گوناگون و زیادی وجود دارد که هرکدام از این المانها تحت شرایط مختلف ،رفتارهای مختلفی را بروز می دهند. ایجاد ترک در المانهای بتنی، یک زنگ خطر و یا یک حالت هشدار دهنده است که شرایط استفاده و انتقال نیروها و تنش ها و رفتار المان بتنی را از حالت نرمال و ایده آل در آورده، و وارد یک فاز جدید می کند. سالها بر این باور بودند که، پس از ایجاد ترک در یک المان بتنی، عضو دیگر قادر به انتقال نیروها نیست و عملا شرایط عدم بهره برداری ایجاد شده است. اما با تحقیقات و کارهای آزمایشگاهی که روی مقاطع ترک خورده انجام شد، به این نتیجه رسیدند که المان ترک خورده، بسته به شرایط موجود هنوز میتواند تا حدی کارائی داشته باشد و مورد استفاده و بهره برداری قرارگیرد . حال، مساله مطروحه این است که یک المان بتنی ترک خورده با توجه به نوع بتن و البته طرح اختلاط آن و نیز شرایط و عرض ترک ایجاد شده در آن، تحت بارگذاری های مختلف که بسته به نوع کاربری متفاوت می باشد، تا چه حدی می تواند پاسخ گوی بارهای بهره برداری باشد، و اساسا با توجه به پارامترهای ذکر شده، از این عضو ترک خورده می توان انتظار عملکرد را داشت یا نه ؟ و اگر آری، تا چه حد؟ پاسخ دادن به این سوال و تعیین درصد و محدوده برای یک المان ترک خورده، با توجه به دخیل بودن تعداد زیادی از پارامترها کار ساده ای نیست، و از آنجا که هر بتن رفتار مخصوص به خود را دارد نیاز به انجام آزمایشات گسترده برای بتن های مختلف و اعمال شرایط مختلف بر آنها ضروری به نظر میرسد . رفتار برشی و یا رفتار تحت برش المانهای سازه ای یکی از رفتارهای مهم است که در بحث بهره برداری و خرابی سازه های مختلف نقش مهمی را ایفا می کند. در المانهای بتنی که بطور کلی مورد بحث این تحقیق می باشند، روی عملکرد قفل و بست سنگدانه ای تمرکز شده است، که در انتقال نیروهای برشی و رفتاری که المانهای مختلف در حالت های برشی از خود نشان می دهند، نقش مهم و موثری دارد. با دردسترس بودن این اطلاعات برای بتنهای مختلف می توان از آنها در شاخه های مختلف تحقیقاتی استفاده کرد، و با در دست داشتن محدوده و میزان تنش ها و نیروهای عبوری برای بتن های گوناگون اطلاعات دقیق را وارد مطالعات کرد و به نتیجه گیری های نزدیک تر به واقعیت دست یافت. اهمیت دیگری که می توان برای این موضوع به آن اشاره کرد این است که، در بحث تصمیم گیری در مورد بهره برداری و یا عدم بهره برداری و تخریب یک سازه ترک خورده، میتواند به مهندسان بسیار کمک کند. ترک در سازه های مختلف بر اساس دلایل مختلفی ایجاد می شود، زلزله، عوامل جوی خارجی، عدم رعایت اصول ساخت و ساز، عدم استفاده صحیح و مطابق کاربری تعریف شده سازه و هزاران دلیل دیگر، باعث ایجاد ترک در نقاط و مقاطع بحرانی سازه ها می شوند و این امر اجتناب نا پذیر است. لذا پس از ایجاد ترک با آگاهی از نوع بتن و اندازگیری و محاسبه ترک ایجاد شده در سازه، و با دردسترس بودن اطلاعات مربوط به پاسخ آن بتن در برابر نیروهای برشی و دیتاهای مربوط به میزان انتقال نیروها وتنش ها از مقطع ترک برای آن بتن، می توان با درصد بالائی از اطمینان، تصمیم به ادامه بهره برداری و یا تخریب و اصلاح آن سازه گرفت . در این تحقیق سعی شده است در قالب یک کار آزمایشگاهی روی بتن خودتراکم برای شناخت رفتار برشی این نوع بتن خاص و شناساندن رفتار و کارائی خوب این نوع بتن در شرایط مختلف نسبت به بتنهای معمولی،گام کوچکی در راستای مرتفع کردن مشکل کمبود اطلاعات در زمینه رفتار برشی بتن برداشته شود .

رفتار هیستریک سازه های بتن مسلح وابستگی خیلی گسترده ای به رفتار هیستریک و مدل مشخصه ی میلگردهای فولادی دارد. از اینرو یافتن یک مدل دقیق و از نظر محاسباتی کارآمد، برای میلگرد فولادی میتواند در تحلیل و ارزیابی این سازه ها تحت اثر بارهای دوره ای از قبیل بارهای زلزله خیلی حائز اهمیت باشد. در این تحقیق ضمن بررسی و مطالعه ی رویکردهای مهم مدلسازی رفتار میلگرد فولادی تحت اثر بارهای دوره ای و پدیده های مهم در آن رفتار دوره ای، مدلهای مشخصه مهم و متداول موجود در ادبیات موضوع مورد پژوهش را با نتایج تجربی مقایسه می کنیم و بر این اساس دقت و دامنه کاربرد این مدلها بررسی می شوند. سپس یک مدل مشخصه?پدیدارشناختی برای رفتار دوره ای میلگردهای فولادی ارائه شده و کارایی آن با مقایسه با?نتایج تجربی موجود ارزیابی میشود.

چکیده: امروزه با پیشرفت تکنولوژی ساخت و آمدن مصالح جدید امکان استفاده از سازه های بلند محقق شده است.که این بحث باعث به وجود آمدن طراحی براساس عملکرد شده است در این نگرش مهمترین عامل های طراحی،تعیین مقاومت و تغییرشکل سازه است. در بحث مقاومت دیواربرشی بتن آرمه، شکست آزمایشگاهی 68 نمونه دیواربرشی را با شکستی که از آیین نامه های aci و icc حاصل می شود را مورد بررسی قرار می دهیم و آیین نامه های مذکور را در این زمینه مورد ارزیابی قرار می دهیم. لازم بذکر است که علت بررسی روابط آیین نامه ای این است که روابط آیین نامه ای تجربی و براساس آزمایشات انجام شده در دهه های گذشته پایه گذاری شده اند. در بحث تغییرشکل دیواربرشی بتن آرمه، درآیین نامه ها علی رغم آنکه برای تعیین مقاومت دیواربرشی بتن آرمه روابطی ارائه شده است ولی هیچ اشاره مستقیمی در مورد تغییرشکل دیواربرشی نشده است. از این رو با توسعه روش asfi برای دیواربرشی بتن آرمه که یک روش تحلیلی ساده می باشد و برای مهندسین حرفه ای که با روش های پیچیده اجزا محدود آشنایی ندارند، به بررسی تغییر شکل دیواربرشی بتن آرمه می پردازیم.

همواره هدف مهندسین سازه شناخت و درک بهتری از نحوه انتقال بار از اعضای سازه به پی آن می باشد تا هم ایمنی و پایداری سازه را تامین نمایند و هم اقتصاد طرح را بهبود بخشند . از آنجایی که رفتار برشی مقاطع بتن آرمه نسبت به رفتار خمشی آن ترد تر بوده و شکست یکدفعه ای رخ می دهد ، بررسی رفتار برشی این مقاطع همواره مورد توجه محققین و دانشجویان بوده است و سعی در بدست آوردن پارامترهای اثر گذار بر نحوه انتقال نیروی برشی دارند . در این تحقیق ما هم با انجام پژوهش بصورت آزمایشگاهی، رفتار برشی مقاطع بتن آرمه را مورد بررسی قرار می دهیم. ازآنجایی که استفاده روز افزون از بتن خود متراکم در پروژه های عظیم مهندسی بیشتر شده اما خواص مکانیکی و سازه ای این نوع بتن تا به حال کامل شناخته نشده، بتن مورد نظر این تحقیق را بتن خود متراکم در نظر می گیریم، و اثر میلگرد های رد شده از ترک را بر میزان انتقال نیروی برشی در این مقاطع بعد از ترک خردگی بررسی می کنیم. در نتیجه اقدام به ساختن نمونه های نموده که اثر دو پارامتر، زاویه میلگردهای رد شده از ترک و درصد فولاد رد شده از ترک، را بر انتقال نیروی برشی از مقطع ترک خرده بررسی نمائیم، نهایتاً با رسم نمودارهای تنش برشی-جابجایی، تنش برشی-عرض ترک تاثیر پارامتر های مورد نظر تحقیق را بدست آورده ایم. در این پژوهش بعد از انجام آزمایشات و تحلیل نتایج به این نتیجه رسیدیم که با کوچکتر شدن زاویه میلگردهای رد شده از ترک، نیروی برشی بیشتری از مقطع ترک خرده انتقال می یابد و همچنین ماکزیمم نیروی برشی نمونه ها در مقایسه با کارهای قبلی تقریباً 12-10 درصد بیشتر شده است.

دراین پایان نامه مدلسازی اجزا محدود غیر خطی دو بعدی برای پیش بینی رفتار ستون های بتن پودری فعال محصور با پلیمرهای تقویت شده با الیاف کربن که تحت بارهای فشاری با و بدون برون محوری می باشند پیشنهاد می شود. با استفاده از خط مشی کلی، پژوهشگران رفتار غیرخطی ستونهای بتنی محصور با مواد مرکب پلیمری تقویت شده با الیاف را با استفاده از روش مدل پلاستیسیته غیرخطی مدل کرده اند. اما گرایش مدلسازی انجام شده در این مطالعه بر این اصل استوار است که مدل ارائه شده علاوه بر سادگی، تعادل مناسبی از دقت، هزینه و نیز انعطاف پذیری را دارا باشد. بنابراین، برای تحلیل پاسخ غیر خطی ستونهای بتن پودری فعال محصور با پلیمرهای تقویت شده با الیاف کربن از مدل اجزا محدود گسسته با رفتار غیر خطی گسترده المان ها استفاده می شود. در تشریح رفتار تنش-کرنش بتن پودری فعال در ناحیه فشاری از مدل کنت و پارک اصلاح شده استفاده می شود. همچنین فرض شده است که رفتار بتن در ناحیه کششی قبل از مقاومت ماکزیمم خطی است و بعد از مقاومت ماکزیمم تنش کششی به صورت خطی با افزایش کرنش کششی کاهش می یابد. پلیمرهای تقویت شده با الیاف کربن به صورت ماده الاستیک خطی شکننده مدلسازی می شود. علاوه بر این، رفتار غیرخطی هندسی بوسیله همگرایی تعادل نیرو در مدل پیشنهادی در نظر گرفته می شود. روشی که برای فرمولسازی اجزا محدود المان های با رفتار غیرخطی گسترده ارائه می شود بر اساس روش عدم تکرار می باشد که بطور چشم گیری هزینه محاسبات را کاهش می دهد. نتایج مدل اجزا محدود پیشنهادی برای پیش بینی رفتار ستونهای بتن پودری فعال محصور با پلیمرهای تقویت شده با الیاف کربن نشان می دهند که مدل از دقت مناسبی برای پیش بینی رفتار ستونهای مورد مطالعه در هر دو حالت بارهای فشاری با و بدون برون محوری دارا می باشد. در ادامه به بررسی استفاده از ستونهای بتن پودری فعال در قابهای خمشی بتنی تحت حالات مختلف محصورشدگی پرداخته می شود. نتایج بررسی روی قاب ها نشان می دهد که قاب خمشی بتن پودری فعال ساخته شده با ستون های بتن پودری فعال بدون آرماتور محصور با پلیمرهای تقویت شده با الیاف کربن، از ظرفیت کمی برابر تغییرشکل ها برخوردار می باشد و نیازمند روشهای دیگر محصوریت برای بهبود رفتار این ستونها است.

شبیه سازی و مدل نمودن رفتار سازه ها در شرایط مختلف نیازمند داده های آماری از رفتار مصالح در آن محیط ها می باشد. بتن به عنوان ماده ای ناهمگن و ترکیبی با فولاد در سازه ها، دارای رفتار بسیار پیچیده ای می باشد. در بارگذاری دوره ای که در محدوده های فشاری و یا کششی روی می دهد، تعیین رفتار بتن و بویژه بتن مسلح بسیار پیچیده می گردد. در این تحقیق آزمایشگاهی به مطالعه رفتار بتن خودتراکم تحت اثر بارگذاری دوره ای فشاری پرداخته شده است و اثر بارگذری دوره ای در محدوده فشاری و اثر تغییرات سرعت بر روی رفتار بتن خودتراکم بررسی شد. بتن خودتراکم ساخته شده در 12 طرح اختلاط متفاوت تهیه گردیدند و تحت اثر 4 نوع بارگذاری دوره ای و سه محدوده سرعت بارگذاری قرار گرفتند. مقاومت فشاری، کرنش ماندگار و برگشت پذیر، شیب بارگذاری مجدد و مدول الاستیسیته از جمله پارامتر های کنترل شده در این تحقیق می باشند. این پارامتر ها با استفاده از مقایسه نمودار تنش- کرنش در بارگذاری یکنواخت و دوره ای مطالعه شده اند. از موارد جانبی که مورد مطالعه قرار گرفته اند تغییرات در طرح اختلاط بتن و کرنش جانبی و نسبت پواسن در بتن خودتراکم است. از جمله نتایج بدست آمده در بارگذاری یکنواخت بتن خودتراکم، با افزایش سرعت بارگذاری مقاومت فشاری کاهش و سپس افزایش می یابد. در بارگذاری دوره ای با افزایش تعداد دفعات بارگذاری کرنش ماندگار در بتن افزایش یافته و مقاومت فشاری کاهش می یابد. در بارگذاری دوره ای قبل از رسیدن به تنش ماکزیمم شیب شاخه بارگذاری در هر چرخه افزایش یافته و بعد از نقطه تنش ماکزیمم کاهش می یابد. با افزایش مقاومت فشاری بتن خودتراکم، مقدار تغییرات در اثر بارگذاری دوره ای فشاری قبل از تنش ماکزیمم کمتر شده و بعد از آن شدت تغییرات بیشتر از معمول می گردد. در صورتی که بارگذاری دوره ای با سرعت های مختلف بر روی نمونه های بتنی خودتراکم وارد گردد، با افزایش سرعت امکان باز و بسته شدن مناسب ترک ها به بتن داده نشده و میزان حجم حلقه های هیسترسیس نسبت به بارگذاری دوره ای با سرعت های پایین تر، کمتر می شود.

در این پایان نامه روش های پیشنهادی طراحی دال های بتن آرمه در آیین نامه ایران (آبا) برای 3 تیپ دال با تیر بین تکیه گاهی، دال تخت و دال تخت با تیر محیطی مورد بررسی قرار گرفته و میزان مصالح مصرفی به عنوان معیاری برای سنجش روش اقتصادی در نظر گرفته شده است. در طراحی دال های 2 طرفه بتنی، دال به نوارهای تقسیم می گردد و طراحی دال به طراحی خمشی این نوارها منجر می گردد. طراحی این نوارها با روش های مختلف یکسان و مشابه طراحی خمشی تیرها می باشد. بنابراین، تفاوت این روش ها در نحوه ی تقسیم بندی دال به نوارهای طرح و میزان لنگر طراحی در هر یک از این روش-ها می باشد. در این تحقیق دال های دو طرفه در هر تیپ با شرایط هندسی و بارگذاری زنده یکنواخت یکسان و به 6 روش ضرایب لنگر خمشی (در دال با تیر بین تکیه گاهی)، روش مستقیم، روش قاب معادل، روش خطوط تسلیم، روش نواری و روش اجزای محدود تحلیل و براساس آبا و مبحث 9 مقررات ملی ساختمان طراحی شده و سپس مقادیر لنگرها و آرماتور مصرفی در قالب نمودارهای رسم و با هم مقایسه شده است. لازم بذکر است که بار مرده دال بر اساس ضخامت دال و بار معادل تیغه بندی بدست آمده که ضخامت دال به نوبه ی خود با توجه به ابعاد دال، تیر، ستون و روش طراحی بدست آمده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که در دال های با تیر بین تکیه گاهی روش مستقیم مقدار آرماتور بیشتری و روش خطوط تسلیم مقدار آرماتور کمتری نسبت به روش های دیگر نیاز دارد. در دال های تخت با تیر لبه روش نواری مقدار آرماتور کمتری نسبت به مابقی روش ها نیاز دارد و در دال های تخت بجز در مرز بین دال یک طرفه و دو طرفه ( نسبت عرض به طول پانل برابر با 0/5) که روش مستقیم آرماتور کمتری نیاز دارد در سایر نسبت ها روش نواری آرماتور کمتری نیاز دارد.

بدلیل ضعف بتن در کشش، ترک خوردگی در سازه های بتن آرمه اجتناب ناپذیر است. اگرچه اصل وجود ترکها مشکلی برای سازه ایجاد نمی کند، با این وجود در شرایط بهره برداری از سازه به دلایلی از قبیل حفظ ظاهر و زیبایی سازه، احساس امنیت در استفاده کنندگان از سازه، حفظ میلگردها از خوردگی و جلوگیری از نشت آب باید کنترل شود که عرض ترک از حد مجاز و قابل قبول تجاوز نکند. از اینرو، کنترل ترک خوردگی یکی از مهمترین معیارهای طراحی سازه های بتن آرمه در حالات حدی بهره برداری می باشد. در پایان نامه حاضر پدیده ترک خوردگی خمشی در تیرها و دالهای یکطرفه بتن آرمه بصورت تحلیلی و از دیدگاه بارگذاری کوتاه مدت مورد مطالعه قرار گرفته است. با مطالعه رفتار پیوستگی بتن و فولاد، یک توزیع تنش پیوستگی برای آرماتورهای آجدار در شرایط معمولی پیشنهاد شده، سپس یک مدل تحلیلی جهت توصیف رفتار ترک خمشی توسعه داده شده است. در مدل یاد شده، از یک عضو کششی برای شبیه سازی ناحیه کششی عضو خمشی بهره برده شده است. همچنین برای سطح مقطع این عضو کششی، یک تعریف تحلیلی از مقایسه تنش کششی در مقطع ترک خورده خمشی و تنش در یک عضو کششی بلافاصله پس از ایجاد ترک ارائه گردیده است. اعتبارسنجی مدل پیشنهادی پایان نامه از طریق مقایسه نتایج مدل با نتایج تجربی انجام شده توسط سایر محققین صورت گرفته است. این صحت سنجی نشان داده که مدل ارائه شده دقت کافی در توصیف و مدلسازی ترک خمشی در تیرها و دالهای یکطرفه بتن آرمه دارد. کلمات کلیدی: مدل تحلیلی، ترک خمشی، عرض ترک، فاصله ترکها، تنش پیوستگی، بتن آرمه.

امروزه به دنبال وقوع زلزله های متعدد و مرگبار در گوشه و کنار جهان، مهندسان دریافته اند که سبک سازی سازه ها در مقابل نیروی وارده در اثر زلزله، یکی از مناسب ترین راهکارهای علمی، عملی و اقتصادی جهت کاهش خطرات و آسیب های ناشی از زلزله می باشد. یکی از راه های سبک سازی سازه ها در عین حفظ مقاومت های لازم، استفاده از بتن سبک سازه ای می باشد. مسئله ی دیگر اینکه صنعت بتن به عنوان دومین عامل اصلی تولیدکننده دی اکسید کربن، اثرات منفی زیست محیطی زیادی به همراه دارد. یکی از راه حل ها استفاده از مواد طبیعی است که قابلیت جایگزینی با سیمان را داشته و ضمن کاهش مصرف سیمان، منجر به بهبود مقاومت و دوام بتن نهایی شود یکی از این مواد، پوزولان جدیدی به نام متاکائولین می باشد. هدف اصلی این تحقیق بررسی اثرات متاکائولین بر کارایی و خواص مکانیکی بتن ساخته شده با اسکوریای قروه بود. لذا در این تحقیق، ابتدا اثرات مدول نرمی بر خواص بتن سبک سازه ای مورد بررسی قرار گرفت و مدول نرمی مناسب برای این بتن انتخاب شد و سپس سه نوع طرح قوی، متوسط و ضعیف از لحاظ مقاومت فشاری، با استفاده از آئین نامه ی بتن سبک سازه ای aci 211.2r-04 طرح شد و بر مبنای این سه طرح و استفاده از روش تاگوچی، طرح اختلاط بهینه تعیین شد و بعد از آن با استفاده از طرح اختلاط بهینه، تأثیر پارامترهای مختلف از قبیل متاکائولین و فوق روان کننده بر بتن سبک سازه ای موردبررسی قرار گرفت. طرح اختلاط بهینه به دست آمده از روش تاگوچی مقاومت فشاری بیشتری از نمونه ی طرح شده با آئین نامه aci 211.2-r04 داشت و همچنین بتن ساخته شده با اسکوریای قروه و طرح اختلاط برآمده از روش تاگوچی، الزامات موجود در آئین نامه aci 213r-03 را برآورده کرده است. نتایج آزمایش ها نشان داد که با افزایش درصد جایگزینی متاکائولین و فوق روان کننده، مقاومت فشاری، خمشی و کششی، افزایش یافته و تخلخل کاهش یافته است. درصد بهینه جایگزینی متاکائولین با سیمان 15 درصد بوده و مقدار مناسب استفاده از فوق روان کننده نیز، 9/0 درصد وزنی مواد سیمانی می باشد.

در تعدادی از اعضای بتن آرمه به دلیل وجود نیروی برشی زیاد نمی توان از فرض ساده کننده برنولی و توزیع خطی کرنش ها در ارتفاع مقطع این اعضا استفاده کرد، لذا به منظور بررسی رفتار این دسته از اعضای بتن آرمه از روش های آزمایشگاهی و روش های اجزا محدودی غیر خطی استفاده می شود. اما به دلیل پرهزینه بودن روش های آزمایشگاهی و پیچیدگی روش های اجزا محدودی غیر خطی استفاده از روش های دیگری به منظور بررسی این اعضای بتن آرمه ضروری به نظر می رسد. یکی از این روش ها strut-and-tie model است که عضو مورد نظر را با استفاده از خرپای متناظر با آن مدل می کند. هدف از انجام این تحقیق بررسی نتایج به دست آمده از تحلیل مدل خرپایی اعضای بتن آرمه و مقایسه با نتایج دقیق آزمایشگاهی است. مطالعه بر روی 84 نمونه عضو بتن آرمه شامل دیوارهای برشی کوتاه، تیرهای عمیق و ستون های کوتاه انجام گرفته است. تعدادی از نمونه ها تحت اثر بارهای یکنواخت و مابقی تحت اثر بارهای دوره ای قرار دارند. در تمامی نمونه های بررسی شده از بتن با مقاومت معمول استفاده شده است. نتایج مورد بحث شامل ظرفیت باربری و تغییر مکان نهایی اعضای بتنی مورد نظر می باشد. عضو بتن مسلح به صورت یک خرپا شامل اعضای فشاری بتنی و اعضای کششی فولادی مدل سازی شده و در نرم افزار اجزا محدودی آباکوس تحلیل شده است. از سوی دیگر خود اعضای بتن آرمه با مشخصات دقیق نمونه های آزمایشگاهی در نرم افزار مدل سازی و تحلیل گردیده ونهایتاً نتایج آزمایشگاهی که از پژوهش های قبل در دسترس بوده، با نتایج مدل خرپایی و نتایج تحلیل اجزا محدودی مقایسه شده است. نتایج به دست آمده همبستگی خوبی بین جواب های به دست آمده از تحلیل مدل خرپایی، تحلیل اجزا محدودی اعضای بتن آرمه و نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد. در تحلیل مدل خرپایی در اعضای سازه ای تحت اثر بارهای یکنواخت و اعضای سازه ای تحت اثر بارهای دوره ای بارها و تغییرمکان های متناظر با آن ها نزدیک به نتایج آزمایشگاهی به دست آمده و توانایی مدل خرپایی برای تحلیل اعضای سازه ای تحت اثر بارهای دوره ای را نشان می دهد.

مدلسازی به روش اجزای محدود ضمن ایجاد زمینه ای برای درک بهتر رفتار ستونهای بتن آرمه، در پیش بینی رفتار این اعضا، در فقدان نتایج آزمایشگاهی بسیار مفید خواهد بود. در این تحقیق ستونهای مستطیلی بتن آرمه لاغر تحت اثر بار محوری و خمش دومحوره با پوشش کامپوزیتهای پلیمری مسلح به الیاف کربن (cfrp) یک لایه و با نسبتهای لاغری متفاوت، با استفاده از نرم افزار abaqus مدلسازی شده اند. مدل با استفاده از نتایج آزمایشهای پونورای و همکاران و همچنین آزمایشهای بیلچیک و همکاران اعتبارسنجی شده است. همچنین یک تحقیق پارامتری براساس تغییرات پارامترهای لاغری(?)، مقاومت بتن((fc، مقاومت فولاد(fy)، درصد فولاد طولی(?g)، نسبت طول به عرض مقطع (h/b)و فاصله تنگ(s)، انجام شده است. برای شبیه سازی رفتار غیرخطی بتن از مدل آسیب پلاستیک بتن و در تشریح رفتار تنش-کرنش بتن در ناحیه فشاری از مدل سائنز استفاده شده است. همچنین فرض شده است که رفتار بتن در ناحیه کششی قبل از مقاومت ماکزیمم خطی است و بعد از مقاومت ماکزیمم تنش کششی به صورت خطی با افزایش کرنش کششی کاهش می یابد. فولاد به صورت الاستو-پلاستیک ایده آل و پلیمرهای تقویت شده با الیاف کربن به صورت ماده الاستیک خطی شکننده مدلسازی شدهاند. نتایج حاصل نشان می دهد که مدلسازی انجام شده با داده های تجربی دارای سازگاری خوبی می باشد لذا با توجه به کمبود داده های تجربی در زمینه ستونهای لاغر در مقیاس بزرگ میتوان با انجام تحقیقات مشابه خلل موجود را جبران نمود. مقاوم سازی ستونهای بتن آرمه لاغر با پوشش cfrp موجب افزایش ظرفیت باربری و شکل پذیری در حالت خمش دومحوره می شود.