روشهای مختلفی برای تعمیر وتقویت سازه های بتن آرمه وجود دارد که از جمله آن ها می توان به استفاده از ژاکت های بتنی، ژاکت های فولادی و ژاکت های پلیمری اشاره نمود. استفاده از ژاکت های پلیمری به دلیل خواص آن، مقاومت و سختی بالا، وزن اندک، مقاومت در برابر خوردگی، نا همسانگرد بودن این مواد و طراحی بهینه، نصب آسان و سریع و هزینه کمتر ( شامل زمان، مصالح و اجرا ) نسبت به ژاکت های فولادی مورد توجه قرار گرفته است. در این پایان نامه نیز به بررسی تقویت ستون های بتنی استوانه ای و منشوری توخالی و توپر محصور شده با frp پرداخته می شود. از جمله مسایل کلیدی در این زمینه رفتار تنش - کرنش عضو محصور شده توسط اینگونه ژاکت ها می باشد که تعدادی از مدل های تنش - کرنش ارایه شده است. در برنامه آزمایشگاهی انجام شده با ساخت 56 ستون کوچک مقیاس استوانه ای و منشوری توخالی و توپر به بررسی کارایی مدل های موجود پرداخته شد. بتن مصرفی در ساخت نمونه ها از دو طرح اختلاط بوده و دارای هیچ نوع ضعف اولیه سازه ای نمی باشد. با این وجود ستون مورد نظر پس از تقویت و محصور شدن توسط الیاف کربن(cfrp) و الیاف شیشه (gfrp) شاهد بهبود رفتار می باشد. بر اساس نتایج حاصله محصور شدگی ستون توسط الیاف پلیمری frp باعث افزایش مقاومت فشاری، افزایش شکل پذیری و افزایش سختی جانبی و محوری ستون می شود. ستون های دورپیچ شده با cfrp در مقایسه با ستون های دورپیچ شده با gfrp دارای مقاومت فشاری، شکل پذیری و سختی محوری و جانبی بیشتر می باشند.

امروزه استفاده از کامپوزیت های frp در صنعت ساختمان، به دلیل ویژگی های خاص آن از جمله مقاومت کششی بسیار زیاد، اجرای آسان، وزن بسیار کم و مقاومت در برابر خوردگی بسیار مورد توجه محققین و مهندسین قرار گرفته است. یکی از روش های متداول تقویت خمشی تیرهای بتن آرمه با استفاده از کامپوزیت های frp، روش نصب سطحی (ebr) می باشد. مهم ترین ایراد این روش، که استفاده از آن را تحت تأثیر قرار داده است، جدا شدگی ورق frp از وجه کششی تیر بتنی در هنگام بارگذاری، و در نتیجه شکست زود رس و غیر اقتصادی عضو سازه ای می باشد. یکی از راه کارهای روش نصب در نزدیک سطح (nsm)، از دیگر روش های تقویت خمشی تیرهای بتنی توسط مصالح frp می باشد. در مقایسه با روش ebr، روش nsm عملکرد بهتری در کنترل پدیده ی جدا شدگی و افزایش ظرفیت باربری تیرها دارد؛ اما با این حال، جدا شدگی در روش nsm نیز کاملاً محتمل می باشد و یکی از نقص های این روش به شمار می رود. اخیراً تحقیقاتی با توجه ویژه به پدیده ی جدا شدگی، در دانشگاه صنعتی اصفهان در جریان است که نتیجه ی آن ارائه ی روشی جدید برای تقویت تیرها با استفاده از کامپوزیت های frp می باشد. این روش که شیار زنی (ebrog) نام دارد، نتایج بسیار خوب و امیدوار کننده ای در پی داشته است. نتایج مذکور نشان می دهد که در روش ebrog، جداشدگی تا حد زیادی به تعویق افتاده؛ و در بعضی موارد به طور کامل حذف گردیده است. هدف از تحقیق حاضر، ارائه ی روشی ارتقا یافته با بهره بردن از مزایای هریک از روش های ebrog و nsm می باشد؛ به این صورت که به منظور افزایش سطح تماس بین ورق تقویتی و تیر بتنی و انتقال نیروی برشی ایجاد شده بین آن ها به لایه های مقاوم تر بتن، ورق frp به طور مستقیم به سطح شیارهای ایجاد شده در وجه کششی تیر چسبانده می شود. این روش، روش ebrig نام گذاری شد و نتایج بسیار خوبی در پی داشت. به منظور پیشبرد اهداف تحقیق، تعداد 36 عدد تیر بتنی با ابعاد 1000×140×120 میلی متر ساخته شد و به روش های مختلف توسط frp تقویت گردید. تیرها سپس تا لحظه ی گسیختگی نهایی تحت بارگذاری خمشی چهار نقطه ای قرار گرفتند. نتایج نشان داد که هنگامی که از یک لایه ورق frp استفاده می شود، هر سه روش nsm، ebrog و ebrig نتایج بسیار خوبی دارند؛ به این صورت که جدا شدگی حذف شده و تیرها با پاره شدن ورق frp گسیخته می شوند. نتایج هم چنین نشان داد که هنگاهی که با اضافه کردن تعداد لایه های ورق تقویتی، سطح مقطع frp افزایش می یابد، روش ebrig توانایی بیشتری در استفاده از ظرفیت ورق frp و به تعویق انداختن جدا شدگی نسبت به روش های ebrog و nsm از خود نشان داده و تیرهای تقویت شده به این روش، بارهای بسیار بیشتری را تجربه می کنند.

چکیده ندارد.

مطالعه ی آزمایشگاهی و عددی دال های تخت دو طرفه مقاوم سازی شده با تقویت کننده های frp در این رساله ارائه می شود. بیست و دو عدد دال به ضخامت های 85 و 105 و طول وعرض 1200 میلی متر، با نسبت آرماتور و مقاومت فشاری متفاوت جهت آزمایش ساخته شد؛ که در آن سه دال به عنوان کنترلی و بقیه ی دال ها با پیچ و مهره، و نیز با روش های ابتکاری شامل استفاده از میله ی frp، شبکه ی frp و frp باد بزنی و با استفاده از چسب اپوکسی دو جزئی تقویت شدند. جهت تقویت دال ها از آرایش های 8، 16 و 24 تایی در اطراف صفحه ی بارگذاری مربعی با بعد 150 میلی متر استفاده شد. نمونه ها به صورت یکنواخت از طریق یک صفحه ی فولادی در مرکز دال و از طریق یک جک هیدرولیک تا رسیدن به مرحله ی گسیختگی تحت بارگذاری قرار گرفتند. در بارگذاری دال ها مودهای خرابی متفاوتی مشاهده شد؛ برای نمونه ی کنترلی، مود خرابی برش منگنه ای مشاهده شد؛ در حالی که برای نمونه های تقویت شده، مودهای برشی- خمشی و خمشی در حالات مختلف مشاهده شد. در دال های با 8 عدد تقویت کننده، مود گسیختگی برشی؛ و در دال های با 16 و 24 عدد تقویت کننده، مود گسیختگی برشی- خمشی و خمشی مشاهده شد. با تغییر مود خرابی افزایش تغییر شکل از 200% تا 400% و افزایش قابل ملاحظه ی شکل پذیری از 100% تا 300% در دال های تقویت شده مشاهده شد. در دال های تقویت شده افزایش ظرفیت بارپذیری از 15% تا 120% نسبت به دال کنترلی مشاهده گردید. در نهایت نتایج حاصل از تقویت دال ها با روابط پیشنهادی آیین نامه های aci و jsce مقایسه گردید. مطالعه نسبت به دو وضعیت اطراف صفحه بارگذاری و نسبت به محدوده ی گسترش یافته ی برش منگنه ای انجام گرفت. در حالت اول افزایش ظرفیت تا 170% نسبت به آیین نامه ها و در حالت دوم افزایش ظرفیت تا 60% نسبت آیین نامه ها مشاهده شد. اختلاف بالای نتایج حاصل از آزمایش با نتایج آیین نامه ای، نشان از کارآمدی و موثر بودن روش تقویت استفاده شده است. مطالعه ی انجام شده نشان می دهدکه روابط آیین نامه ی aci در این خصوص نسبت به آیین نامه ی jsce محافظه کارارنه است؛ و از جهت دیگر روابط jsce واقع بینانه تر است. در قسمت عددی دو روش تخمینی برای دال های با میله ی frp و شبکه ی frp ارائه شده است. به منظور حصول یک تخمین کارآمد حداقل به دو عامل باید توجه شود؛ اول شکل های گسیختگی حاصل از نتایج آزمایش به منظور تطبیق صحیح یک تئوری شکست، و دوم در نظر گرفتن مدل های گسیختگی محتمل برای دال های تقویت شده. با توجه به مصالح frp استفاده شده برای مقاوم سازی دال، مودهای متفاوتی برای گسیختگی دال در حالت برشی محتمل می باشد؛ اول جدا شدگی میله ی frp به واسطه ی گسیختگی در رزین اپوکسی، و دوم گسیختگی یا پارگی در میله های frp به علت رسیدن به حداکثر ظرفیت میله ی frp است. با توجه به مسائل فوق فرمولاسیون پیشنهادی برای تخمین ظرفیت بار پذیری حداکثر دال-های تقویت شده با میله ی frp و شبکه ی frp ارائه شده است که بار وارد بر دال ها را با حداکثر 15% اختلاف پیش بینی می کند. ساز و کار خرابی در دال های مقاوم سازی شده با میله ی frp و شبکه ی frp در همه ی حالات، گسیختگی چسبندگی است. این گسیختگی در دال های با 8 عدد تقویت کننده ی frp مربوط به ظرفیت پذیری صورت گرفته در تقویت کننده ی frp است؛ و در مورد دال با 24 تقویت کننده frp مربوط به گسیختگی در چسبندگی بین میله و بتن است، که نشان از عدم کفایت قدرت چسب دارد. در مجموع مطالعات تجربی و عددی این رساله نشان داد که روش های ابتکاری به کار گرفته شده شامل استفاده از میله ی frp، شبکه ی frp و frp باد بزنی، روش های موثر و قابل اعتمادی جهت تقویت دال های دو طرفه در مقابل برش منگنه ای می باشند که افزایش قابل توجه در میزان باربری به همراه شکل پذیری مناسب را تامین می کنند.

با توجه به ضعف اجرایی، کمبود نیروی انسانی کارآمد و لرزه خیزی کشور، سبک سازی و افزایش کیفیت سازه های بتنی ضروری به نظر می رسد. بر این اساس استفاده از سبکدانه ها و بتن خود تراکم می تواند به عنوان راه حلی مناسب در نظر گرفته شود. تاکنون به علت مزایای متعددی که بتن های خود تراکم دارا هستند، تحقیقات گسترده ای بر روی آن صورت گرفته است؛ اما بااین وجود، بخش اندکی از این پژوهش ها به بتن سبک خود تراکم اختصاص یافته است. ازاین رو شناخت بیشتر بتن سبک خود تراکم در فاز تازه و سخت شده بتن ازجمله اهداف این پایان نامه بوده است. در این تحقیق برای سبک سازی، از سبکدانه های رس منبسط شده (لیاپور) بهره گرفته شده است. همچنین، افزایش مقامت بتن های ساخته شده به عنوان یکی از اهداف اصلی این تحقیق، در دستور کار قرار داشته است. برای این منظور جهت کاهش هزینه های آزمایشگاهی و بهینه سازی نتایج، از روش آماری تاگوچی در مراحل طراحی و تحلیل آزمایشات استفاده شده است. با توجه به اینکه متغیر های متعددی رفتار تازه و سخت شده بتن های توانمند را تحت تأثیر قرار می دهد، در این تحقیق چهار متغیر، حجم درشت دانه، نسبت ماسه به ملات، نسبت آب به پودر و درصد جایگزینی میکروسیلیس به عنوان فاکتور های موثر، در 4 سطح مختلف انتخاب گردیدند. لذا در انجام این پژوهش 444 نمونه بتنی مورد آزمایش و تحلیل قرار گرفت. در فاز تازه بتن، آزمایشات جریان اسلامپ به همراه t500 و شاخص جداشدگی چشمی، l-box و v-funnel برای ارزیابی معیار های خود تراکمی استفاده شده است. در بررسی عملکرد آزمایشات این نتیجه حاصل شد که آزمایش l-box با توجه به شناوری و حداکثر اندازه سبکدانه ها جهت تشخیص جداشدگی مناسب نمی باشد. شاخص جداشدگی چشمی در آزمایش جریان اسلامپ نیز برای این بتن ها لزوماً کارآمد نمی باشد. همچنین محدوده مناسب نتایج v-funnel جهت تشخیص ویژگی های خود تراکمی، متفاوت از بتن های خود تراکم حاوی سنگدانه های معمولی ارزیابی گردید. به طورکلی مهم ترین فاکتور های موثر در نتایج فاز تازه، حجم خمیر و نسبت آب به پودر به دست آمده است. در فاز سخت شده بتن نیز پارامتر های، چگالی، مقاومت فشاری در سنین 7 و 28 روز، مقاومت فشاری به چگالی در سنین 7 و 28 روز، مقاومت خمشی و جذب آب در سن 28 روز به عنوان خروجی های آزمایش، مورد بررسی قرار گرفته اند. با بررسی درصد مشارکت هر یک از فاکتور ها در نتیجه نهایی مقاومت فشاری 28 روزه، فاکتور آب به پودر با 51.70% به عنوان بیشترین و نسبت ماسه به ملات با 5.71% به عنوان کمترین پارامتر موثر به دست آمده است. پس از انجام آزمایشات، مقادیر m3 0.27 برای حجم درشت دانه، نسبت ماسه به ملات 0.46، نسبت آب به پودر 0.86 و میزان جایگزینی 9 درصد برای میکروسیلیس به عنوان سطوح طرح بهینه انتخاب گردیدند. در آزمایش هایی تکمیلی نیز با جایگزینی ماسه سبکدانه به جای ماسه معمولی، به بررسی رفتار ملات خود تراکم در حالت تازه و راندمان سازه ای آن در فاز سخت شده پرداخته شده است. در فاز تازه ملات این نتیجه حاصل شده است که حفظ مشخصه های خود تراکمی توسط سبکدانه های خشک عملاً امکان پذیر نیست و الزاماً سبکدانه ها باید مرطوب یا اشباع گردند. در آزمایشات دیگری نیز درصد های مختلف پودر سنگ آهک به عنوان جایگزین مواد سیمانی در ملات به کار گرفته شد. با تحلیل نتایج به دست آمده به کار گیری 20 تا 30 درصد پودر سنگ آهک جهت بهبود خواص رئولوژیک و سخت شده ملات، به همراه افزایش راندمان اقتصادی بتن خود تراکم توصیه می گردد.ا

یکی از مسائل مهم موجود در زمینه تأسیسات زیربنایی و سازه های نظامی و هسته ای ایمن بودن آن ها در برابر بارهای ضربه ای ناشی از حملات موشکی و انفجار می باشد. این سازه ها از جمله سازه های استراتژیک و شریانی می باشند. دال ها نیز از مهم ترین عناصر سازه ای می باشند که در معرض بار ضربه می باشند. رفتار سازه ها در برابر ضربه پیچیده تر از رفتار آن ها در برابر بارهای استاتیکی است و در حال حاضر عموماً بار ضربه به صورت بار استاتیکی با اعمال ضرایب تشدید اعمال می گردد. با توجه به این مسائل روشن است که استفاده از مواد و یا عناصری دیگر برای تقویت دال در برابر بار ضربه ضروری می باشد. از این رو محققین راه های مختلفی از جمله قرار دادن یک صفحه فلزی در محل برخورد، تبدیل دال به دال مرکب کامپوزیتی دو لایه به همراه یک ضربه گیر ارتجاعی، استفاده از بتن مسلح الیافی را مورد بررسی و اجرا قرار داده اند . طبق تعریف سیستم frp شامل الیاف، رزین های تشکیل دهنده ورق-های کامپوزیت، رزین های بکار برده شده جهت اتصال ورق ها به بتن و روکش های حفاظتی می-باشد. استفاده از الیاف frp در تقویت سازه ها امروزه به خاطر مزایایی قابل توجه آن ها بسیار مرسوم شده است. ازجمله مزیت های frp استحکام کششی، مدول الاستیسیته بسیار بالا، مقاومت در برابر شرایط محیطی، وزن سبک، سرعت انجام کار، سهولت اجرا برای بهسازی و تقویت سازه های موجود می باشد. هدف از انجام این پایان نامه بررسی عددی اثر ضربه روی دال های بتن آرمه تقویت شده با frp در سطح مخالف ضربه می باشد. در این پایان نامه اعضای بتن آرمه تحت بار ضربه در برنامه المان محدود abaqus مدل سازی شده و سپس توسط frp تقویت شده و نتایج آن استخراج شده است. مهم ترین دستاورد این پایان نامه مدل سازی صحیح اعضای بتن آرمه تحت بار ضربه می باشد و بیشتر تلاش بر این بوده است که مسائل پایه مربوط به مدل سازی این مسئله بیان شود. با تقویت کردن اعضای بتن آرمه تحت ضربه مشخص میزان سختی افزایش می یابد و در نتیجه میزان بار ایجادی در سازه در اثر همان ضربه افزایش می یابد. میزان افزایش بار ایجادی در نمونه های تقویت شده وابسته به مد شکست و نوع و شکل تقویت می باشد. تقویت به روش چسباندن ورق می تواند تا حدودی از شکست کلی سازه جلوگیری کند و ولی مهم ترین دستاورد ورق frp این است که از ریزش بتن و واژگونی دال در محل ضربه جلوگیری و یا آن را به تعویق می اندازد.