دیوارهای برشی بتن مسلح کنسولی با توجه به نسبت ارتفاع به عرض دیوارها (نسبت ظاهر) به دو دسته دیوارهای برشی بلند و کوتاه تقسیم می شوند. دیوارهای برشی بلند با نسبت ظاهر بزرگتر یا مساوی 2 به دیوارهای خمشی معروف بوده و همانند تیرهای کنسولی تحلیل می شوند. در دیوارهای برشی کوتاه با ضریب ظاهر کمتر با ضریب ظاهر کمتر از 2 بدلیل وجود نیروی برشی بزرگ متناظر با ظرفیت خمشی دیوار، تاثیر متقابل برش و خمش قابل ملاحظه بوده و آنالیز آنها با آنالیز دیوارهای برشی بلند متفاوت می باشد. از سال 1957 میلادی مطالعات گسترده ای بر روی رفتار این دیوارها صورت گرفته است . مطالعات انجام شده عمدتا تجربی بوده و فاقد جامعیت کاربردی برای همه دیوارهای برشی کوتاه می باشد. در سال 1994 میلادی روش آنالیز مقطع مورب پیشنهاد گردید. این روش ضمن بهره گیری از مشاهدات تجربی با استفاده از روابط تعادل و سازگاری ارائه شده و ظرفیت نهائی و تغییر شکلهای برشی در دیوارهای برشی کوتاه با ضریب ظاهر مساوی و یا کمتر از 1 را محاسبه می نماید. در این رساله یک برنامه کامپیوتری با استفاده از زبان quick basic برای انجام محاسبات مربوط به آنالیز مقطع مورب تهیه شده است . با استفاده از این برنامه کامپیوتری ضمن محاسبه مقاومت و تغییر شکلهای برشی برای مقاطع مستطیلی، میله ای، و بالدار در اثر تاثیر همزمان نیروی برشی، لنگر خمشی، و نیروی محوری فشاری، تاثیر پارامترهای مختلف تفسیر ارتفاع دیوار، مقدار و توزیع آرماتورهای افقی و قائم جان، مقدار آرماتورهای خمشی، شکل مقطع، مقدار نیروی محوری بر روی رفتار دیوارهای برشی کوتاه بررسی گردیده است . نتایج حاصله از مطالعات پارامتریک با یافته های محققین از سازگاری مناسبی برخوردار می باشد.

هدف از انجام این پروژه ، مدلسازی و بررسی رفتار سازه های پیش ساخته متشکل از پانلهای بزرگ و مطالعه پارامترهای موثر بر این رفتار می باشد . این سازه ها معمولا از تعدادی قطعه پیش ساخته که بوسیله لایه ای از بتن درجا بین دو قطعه انجام می شود . نحوه مدل کردن رفتار اتصال بین پانلهای مزبور بایستی به گونه ای باشد تا با رفتار واقعی بین بتن قدیم و جدید هماهنگی داشته باشد.

نتایج حاصله نشان می دهد که استفاده از آرماتور تقویت باعث افزایش قابل ملاحظه ای در مقاومت خمشی و کاهشی شکل پذیری می شود. افزایش مقاومت دراثر استفاده از آرماتورهای تقویت خارجی ، با درصد آرماتور داخلی نسبت معکوس دارد. استفاده از آرماتورهای تقویت شده تاثیری در تغییر مد تخریب و یا تغییر شکست نرم خمشی به ترد خمشی ندارد و در صورت استفاده از مجموع یکسان آرماتور داخلی و خارجی ، استفاده از درصد بیشتر آرماتور داخلی مقاومت و شکل پذیری بیشتری نتیجه می دهد . تغییرات کرنش بتن در ارتفاع تیرهای مرجع و تقویت شده تقریبا خطی بوده ، اما تغییرات کرنش در آرماتورهای تقویت با تغییرات کرنش بتن در ارتفاع تیر سازگاری ندارد.

دراین تحقیق ، تاثیر الیاف فولادی ( و با مقاومت پائین) بر رفتار برشی تیرهای بتنی معمولی و با مقاومت بالا مورد آزمایش قرار گرفت. تغییرات اصلی آزمایش در تغییر فواصل خاموتها و مقدار الیاف در دهانه برشی انتخاب شد. نتایج آزمایش نشان داد که علاوه برآنکه با حفظ مقاومت تیر می توان الیاف را جایگزین قسمتی از خاتومها کرد، به شکل پذیری برشی بیشتری نیز می توان دست یافت. تیرهای مسلح حاوی خاموت و الیاف فولادی ( در دهانه های برشی) ، در مقایسه با تیرهای مسلح مرسوم ، رفتار سخت تری ( یویژه دربارهای خدمت) داشتند. همچنین برای افزایش مقاومت برشی ترک خوردگی ، جلوگیری از ترکهای ناگهانی و جذب انرژی مناسب افزودن الیاف فولادی ، موثرتر از افزایش خاموتهاست.

معمولا، سازه های متعارف ساختمانی با فرض پی های گیردار تحلیل می شوند. غالبا از اثر انعطاف پذیری خاک و پی در تحلیل سازه ها صرفنظر می گردد. در عمل در تحلیل سازه ها از اثر متقابل خاک و پی بر سازه ها نباید غافل شد. با این عمل رفتار واقعی سازه ها شناخته شده و از طرح غیراقتصادی و غیرایمن جلوگیری بعمل می آید. در این رساله با انتخاب یک پلان مفروض از یک سازه بتنی اثر تغییر شکل های پی بر پاسخ اعضای روسازه بررسی می گردد. تاثیر پارامترهائی نظیر ضخامت فونداسیون، ضریب عکس العمل بستر برای خاک مورد نظر، ارتفاع سازه و صلبیت نسبی خاک و سازه در تغییر شکل پی بر اعضای روسازه مطالعه شد. بدین منظور با انتخاب قاب های 4 تا 16 طبقه با گام های 4 طبقه ای و بارگذاری ثقلی و جانبی آنها در دو حالت گیردار بودن در نظر گرفتن اثرات پی و با در نظر گرفتن اثرات پی با مدل نواری وینکلر، تحلیل صورت گرفته است. در نهایت نتایج تحلیل در این دو حالت با یکدیگر مقایسه شده و ارائه گردیده است. بررسی نتایج نشان می دهد که در سازه های بلند مرتبه در اعضای سازه ای نیروها و ممانهای داخلی آنها در طبقات پایین برای دو حالت تحلیل، دارای اختلاف قابل توجهی می باشند و این بدان معنی است که بدون در نظر گرفتن اثرات اندر کنش خاک و پی تحلیل های قابل اطمینان حاصل نمی گردد.

سازه های بتن آرمه نظیر ساختمانها، پلها، سیلوها به دلایل متعددی، از قبیل خرابی های اعضای سازه ای ناشی از گذشت زمان، تاثیر عوامل محیطی مانند خوردگی، فقدان نگهداری و حفاظت اصولی ساختمان، زلزله، خرابی های ناشی از جنگ، تغییر کاربری ساختمان و تغییرات در ضوابط آیین نامه ها، در طول عمر خود ممکن است نیاز به مقاوم سازی داشته باشند. مقاوم سازی ساختمانها شامل تقویت اعضای سازه، یعنی تیرها، ستونها و اتصالات آنها و دیوارها و همچنین قابهای سازه می باشد. در این میان تقویت تیرهای بتن آرمه برای افزایش مقاومت خمشی و شکل پذیری آن مورد توجه بسیار محققین بوده است و روشهای متعددی نظیر اتصال صفحات فلزی، چسباندن صفحات پلیمری، استفاده از صفحات مرکب، استفاده از کابلهای خارجی پیش تنیده و آرماتورهای معمولی در قسمت کششی مقطع تیر رایج می باشد.در میان روشهای معمول، روش استفاده از آرماتور معمولی خارجی روشی ساده و موثر در افزایش مقاومت خمشی مقطع می باشد. در این تحقیق توسط نرم افزار غیر خطی ‏‎ansys‎‏، تیرهای بتن آرمه مسلح به آرماتور داخلی و تقویت شده با آرماتور خارجی مدلسازی شده و در تحلیلی غیرخطی مقاومت حدی و شکل پذیری آنها تعیین می گردد. تاثیر پارامترهای مختلف نظیر درصد آرماتور داخلی، نسبت دهانه برشی به عمق موثر، وجود و عدم وجود تغییر مکان دهنده برای آرماتور خارجی، نسبت دهانه به عمق موثر و نسبت فولاد بر روی مقاومت حدی و شکل پذیری تیرهای مقاوم شده مورد مطالعه قرار می گیرد. نتایج حاصله نشان می دهد که با اینکه شکل پذیری تیرهای مقاوم شده با این روش کاهش می یابد، اما این روش می تواند به عنوان یک روش خوب برای مقاوم سازی استفاده گردد. همچنین با کاهش نسبت دهانه به عمق موثر و نسبت دهانه برشی به عمق موثر نیرو در آرماتور خارجی، شکل پذیری و مقاومت تیر افزایش می یابد. همچنین نتایج تحلیل نشان می دهد که استفاده از تغییر مکان دهنده ها موجب افزایش مقاومت و کاهش شکل پذیری می گردد. روش فوق در کنار سادگی و راحتی اجرای آن، با سایر روشها که از پیچیدگی بیشتری برخوردار بوده و نیاز به تکنولوژی پیشرفته تری برای اجرا دارند قابل رقابت می باشد.

دیوارهای برشی کوتاه دارای نسبت ارتفاع به عرض (ضریب ظاهر) کمتر از 2 می باشند. رفتار دیوارهای برشی کوتاه بر اثر بارهای ثابت و یا رفت و برگشتی با رفتارهای دیوارهای برشی بلند (2‏‎(a.r>‎‏ و تیرها که عمدتا خمشی هستند متفاوت می باشد. در این دیوارها بعلت هندسه دیوار و ابعاد آن، وجود نیروهای برشی قابل توجه، شرایط مرزی دلخواه و نحوه اثر نیروهای جانبی، تاثیر متقابل لنگر خمشی و نیروی برشی خیل بیشتر از تاثیر آنها در تیرها و دیوارهای برشی بلند بوده و رفتار آنها عمدتا برشی و تخریبهای حاصله از نوع ترد می باشد.در این رساله تحقیقات گسترده انجام شده بر روی رفتار این دیوارها از سال 1967 که به دو صورت استفاده از مدل اجزا محدود و آزمایشات تجربی انجام پذیرفته مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است ک عموما فاقد جامعیت کاربرد برای دیوارهای برشی کوتاه می باشد. د2ر سال 1994 روش آنالیز مقطع مورب پیشنهاد گردید، این روش ضمن بهره گیری از مشاهدات و نتایج آزمایشات که با مقیاس واقعی انجام و با استفاده از روابط تعادل و سازگاری ارائه شده و ظرفیت نهایی و تغییر شکلهای برشی در دیوارهای برشی کوتاه با ضریب ظاهر مساوی و یا کمتر از یک (که دارای عملکردی خاص تر می باشد) را محاسبه می نماید.نظر به گسترش قابل توجه رایانه و فرایض اولیه علمی مربوط به دیوارها برشی بتن مسلح ابتدا برای توصیف بهتر مسئله بنیادی بتن، فولاد، بتن فولاد در پانلهای بتن مسلح، روش المانهای محدود در تحلیل الاستیک پلاستیک دیوارهای برشی و همچنین آنالیز غیرخطی بتن ترک خورده بطور کامل و جامع تشریح و نکات مسئله از موارد مذکور اقتباس گردید. سپس از برنامه نیسا ‏‎iii‎‏ به منظور تعیین تاثیرات عوامل اصلی موثر، هماهنگ با دیوارهای مفروض و نتایج روش آنالیز مقطع مورب استفاده گردید. با کمک برنامه نیسا ضمن محاسبه مقاومت و تغییر شکلهای برشی برای مقاطع مستطیلی، تاثیر پارامترهایی نظیر ضریب ظاهر دیوار، درصد فولاد افقی و قائم جهان، مقاومت فشاری بتن، مقاومت میلگردهای جان تاثیر نیروهای محوری فشار برروی دیوارهای برشی کوتاه بررسی گردیده است، نتایج حاصله از مطالعات پارامتریک انجام شده با یافته های محققین از سازگاری مناسبی برخوردار می باشد.

هدف از این تحقیق بررسی اثرات کاهش جرم (وزن) دیوارها و کف های ساختمان با استفاده از سیستم های جدید سقف و دیوار استاندارد و تائید شده در ساختمان فولادی و انتخاب سیستم سازه ای مناسب در کاهش فولاد مصرفی و در نتیجه دستیابی به طرح موثر و اقتصادی سازه می باشد. بدین منظور سه نمونه ساختمان با تعداد طبقات 5، 9 و 13 با پلان مشابه ساختمانهای منظم در ضوابط آئین نامه ی2800 که امکان محاسبه ی نیروی زلزله به روش تحلیل استاتیکی معادل را فراهم می نماید انتخاب شده است.در نمونه های انتخابی سه سیستم سازه ای متفاوت یعنی قاب خمشی در دو امتداد قاب ساده با بادبند در دو امتداد و قاب خمشی در یک امتداد و قاب ساده با بادبند در امتداد دیگر در نظر گرفته شده است. به منظور بررسی اثرات کاهش وزن سقف و دیوارها نیز برای هر نمونه سه حالت مختلف یعنی سنگین ، نیمه سنگین و سبک از نوع استاندارد تائید شده انتخاب شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که ساختمانهای در یک جهت بادبندی شده و در دوجهت بادبندی شده در مقایسه با ساختمانهای در دوجهت با قاب خمشی به ترتیب به طور متوسط 5/14 و 45/26 درصد وزنی فولاد کمتری مصرف می کنند. این ارقام تقریبا مستقل از وزن مصالح و ارتفاع ساختمان می باشند . در پایان یک ساختمان 7 طبقه منظم با سیستم سازه ای در دو جهت بادبندی شده در 13 حالت مختلف آرایش بادبندها در پلان برای رسیدن به کمترین مقدار فولاد مصرفی سازه آنالیز و طراحی شده است. با توجه به نتایج بدست آمده بهترین حالت زمانی رخ می دهد که بادبندها در پلان مانند یک پروفیل فولادی دارای بالاترین مقاومت پیچشی باشند.