دورپیچ نمودن ستونهای بتنی با صفحات کامپوزیتی از جنس پلیمرهای مسلح شده با الیاف، موسوم به ورقه های frp، از جمله شیوه های نوین در بهسازی سازه ها محسوب می گردد. بخش وسیعی از تحقیقات در مورد عملکرد ستونهای دورپیچ شده با frp به ستونهای با مقطع مدور اختصاص دارد و اثر محصورکنندگی دورپیچ frp در مقطع مربعی کمتر مورد توجه قرارگرفته است. در این تحقیق مقاومت فشاری و کرنش محوری نهایی نمونه های بتنی مربعی محصورشده با frp، با استفاده از منطق فازی مدل می شوند. همچنین روابط صریح مدلهای فازی پیشنهادی که مقاومت فشاری و کرنش محوری نهایی ستون بتنی مربعی محصورشده با frp را به صورت تابعی از عرض و شعاع گردی گوشه مقطع، مقاومت مشخصه بتن، کل ضخامت دورپیچ frp، مقاومت کششی و مدول الاستیسیته frp بیان می کنند، ارائه شده است. دقت نتایج به دست آمده از مدلهای فازی پیشنهادی در مقایسه با نتایج آزمایشگاهی شامل 182 نمونه برای مقاومت فشاری و 66 نمونه برای کرنش محوری نهایی که از مقالات انتشار یافته استخراج گردیده اند، بسیار رضایت بخش می باشد. علاوه براین از مقایسه مدلهای فازی با تعدادی از مدلهای موجود که توسط محققان مختلف ارائه شده اند، مشاهده می شود که مدلهای پیشنهادی دقت بهتری نسبت به سایر مدلهای موجود دارند.

اگرچه عملکرد سازه های تقویت شده با frp تحت بارگذاری استاتیکی، به صورت گسترده مورد بررسی قرار گرفته است اما رفتار خستگی تا به امروز به نسبت، کمتر شناخته شده است. هدف این پایان نامه پیش بینی دقیق و جامع عمر خستگی تیرهای بتن آرمه تقویت شده با frp است؛ در این راستا از منطق فازی برای ارائه مدلی دقیق با احتساب پارامترهای تأثیرگذار به منظور پیش بینی عمر خستگی استفاده شده است و در نهایت یک رابطه ساده و در عین حال کارآمد برای پیش بینی عمر خستگی تیرهای بتن آرمه تقویت شده با frp با استفاده از منطق فازی ارائه می شود. به منظور مدل سازی از نتایج 113 تیر بتن آرمه تقویت شده با frp تحت بار خستگی بهره گرفته شده است. همچنین الگوریتم ژنتیک به منظور بهینه کردن روابط رایج در پیش بینی عمر خستگی به کار رفته است. البته باید توجه داشت تاکنون منطق فازی و الگوریتم ژنتیک برای ارائه مدل عمر خستگی تیرهای بتن آرمه تقویت شده با frp مورد استفاده قرار نگرفته است. در گسترش مدل فازی عمر خستگی اثر چسبندگی بین بتن و frp بر روی عمر خستگی تیرهای تقویت شده با frp علاوه بر پارامتر محدوده تنش فولاد مقطع، مورد بحث و بررسی قرار گرفته است و نتایج حاصل از مدل فازی پیشنهادی و الگوریتم ژنتیک با مدل های موجود و نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده اند که بر عملکرد مناسب مدل های پیشنهادی صحه می گذارد.

در دیدگاه اغلب آئین نامه های کنونی ارزیابی لرزه ای و طراحی سازه ها بر اساس عملکرد، تأثیر بارگذاری جانبی (زمین لرزه) بر سازه عموماً به شکل اثرات تغییرشکلی و نحوه پاسخ سازه و یا اعضاء آن به عامل بارگذاری درنظر گرفته می شود. در این ره یافت تراز عملکرد یک سازه-عضو، تابعی از میزان ظرفیت تغییرشکل اجزاء در سطوح مشخصی از تقاضای نیروی جانبی بیان می شود. طبق موازین آئین نامه ای، مدل رفتار تجربی اعضاء با مدل های ساده سازی شده ای جایگزین می گردد که مختصات این مدل ها، همان پارامترهای مدل سازی اعضاء (در اینجا ستونهای بتن مسلح) هستند که ورودی تحلیل استاتیکی غیرخطی را تشکیل می دهند. از این رو برآورد هرچه دقیق تر پارامترهای مدل سازی، منجر به افزایش دقتِ تحلیل و حصول نتایج نزدیک تر به شرایط واقعی خواهد شد. در این راستا مطالعات و تحقیقات اخیر، لزوم اصلاح و بازتعریف پارامترهای مدل سازی اعضاء بتن مسلح را مورد تأکید قرار داده اند. هدف اصلی این تحقیق ارائه مدل هائی به هنگام شونده و منعطف است (به جای یک جدول منفرد آئین نامه ای)، که با بکارگیری مشخصات هندسی و مکانیکی ستونهای بتن مسلح، پارامترهای مدل سازی و یا به عبارتی ظرفیت تغییرشکل ستونهای بتن مسلح را در دو سطح مشخص تقاضا پس از نقطه حداکثر مقاومت جانبی، پیش بینی و برآورد کنند. اولین، در سطح تقاضای 80% نسبت به ماکزیمم مقاومت و دومین در سطح تقاضای 20% نسبت به میزان ماکزیمم مقاومت. جهت نیل به این هدف، سیستم های مبتنی بر منطق فازی اختیار شده اند که از میان شواهد و داده های موجود آزمایشگاهی، روابط و مناسبات فی مابینِ خصوصیات هندسی و مکانیکی ستون بتن مسلح از یک طرف و میزان ظرفیت تغییرشکل (دوران) آن را از طرف دیگر استخراج نمایند. از سوی دیگر، نتایج حاصل از مدل های رفتاری که تا¬کنون ارائه شده¬اند اغلب در یک مود شکست خاص قابل قبول و به واقعیت نزدیک هستند. در مقابل، مدل های فازی معرفی شده در این پایان¬نامه قادرند که بدون تفکیک ستونها بر اساس مود شکست و تنها با تکیه بر مشخصات هندسی و مکانیکی، اقدام به پیش بینی هرچه دقیق تر رفتار غیرخطی ستونهای بتن مسلح در سطوح مشخص تقاضای نیروی جانبی نمایند. در ادامه نتایج حاصل از پیش بینی مدل های فازی با خروجی متناظر چند مدل معتبر و کاربردی تخمین ظرفیت دوران ستونهای بتن مسلح در یک بازه داده های ورودی مقایسه شده اند. نتایج این قیاس در مقابل شواهد آزمایشگاهی و مقادیر واقعی ظرفیت دوران، دقت برآورد و صحت عملکرد مدل فازی را تایید می نماید. .

یکی از عوامل موثر در عملکرد مطلوب پلی مرهای تقویت شده با الیاف frp در تقویت برشی، ملاحظه مربوط به چسبندگی frp و بتن می باشد. طول کم تقویت های برشی، تامین طول لازم برای چسبندگی سطحی را با مشکل روبرو می سازد لذا روش کاشت میلگردها یا تسمه های frp در شیارهای نزدیک به سطح بتن یا روش nsm برای این نوع تقویت به کار گرفته می شود. تعیین طول مهاری لازم برای این روش به کارگیری frp نه تنها نیاز به مطالعات آزمایشگاهی دارد بلکه برای توسعه نتایج نیاز به مطالعات عددی نیز دارد. تحقیق حاضر از دو بخش آزمایشگاهی و عددی تشکیل شده است. در بخش آزمایشگاهی به منظور بررسی تاثیر طول چسبندگی nsm، دوازده نمونه بلوک بتنی با ابعاد cm30×15×15 تحت آزمایش pullout قرار گرفت. پارامترهایی که در این آزمایش مورد بررسی قرار گرفته اند عبارتند از فاصله قرارگیری frp از لبه، طول چسبندگی، ابعاد تسمه و همچنین در نمونه‎هایی هم برای جبران عمق نفوذ کم مقداری از frp بیرون از شیار به صورت ماهیچه به بتن چسبانده شده و نتایج حاصل به طور جداگانه مورد بررسی قرار گرفته و سپس با یکدیگر مقایسه شدند. در این آزمایش ها دو مود خرابی یعنی شکست بتن و لغزش frp مشاهده شده است. در بخش دوم، برای مدل سازی دو نمونه آزمایشگاهی که در یکی شکست بتن و در دیگری لغزش frp اتفاق افتاده، انتخاب شد و با نرم افزار اجزا محدود abaqus مدل سازی شدند. سپس به دلیل نبود مطالعات عددی در زمینه تقویت برشی تیرها با روش nsm و با توجه به نتایجی که از آزمایش pullout گرفته شده است، بررسی عددی این نوع تیرها انجام شده و تاثیر پارامترهایی چون زاویه قرارگیری frp، فاصله قرارگیری frp و مقاومت بتن مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به نتایج به دست آمده از آزمایش pullout، طول مهاری frp برای تقویت برشی تیرهای بتنی کافی می باشد.

با توجه به تجدید نظر در آیین نامه های ساختمانی که به منظور برطرف کردن ضعف آن ها صورت می گیرد، نیاز به بهسازی ضروری می باشد. بنا به اهمیت ستون در سازه که تخریب آن بر خلاف سایر اعضا در بیشتر موارد کلی است، نیاز به بهسازی ستون در ساختمان ها از اهمیت زیادی برخوردار است. در روش زره قفسه ای فلزی که برای ستون های بتنی مربعی و مستطیلی رایج است، چهار نبشی در گوشه ها قرار داده و با استفاده از بست های فلزی به همدیگر جوش می شوند. در صورتی سیستم زره فولادی با تمهیداتی به تیر سقف و کف متصل باشد بارگذاری مستقیم بوده در غیر این صورت بارگذاری از نوع غیرمستقیم است. در این پایان نامه مدل تحلیلی جدیدی برای منحنی بار-تغییر مکان ستون مقاوم سازی شده با روش زره قفسه ای فولادی ارائه شده و با نتایج آزمایشگاهی صحت سنجی شده است. مدل توانایی پیش بینی بارگذاری مستقیم، غیر مستقیم، وجود بست های اضافی و کمانش نبشی ها در حالت بارگذاری مستقیم را دارد. همچنین با استفاده از نرم افزار المان محدود آباکوس منحنی بار-تغییر مکان ستون تقویت شده با زره فولادی ترسیم و با نتایج آزمایشگاهی صحت سنجی شده است. با روش المان محدود تأثیر بست های انتهایی، سهم مشارکت نبشی ها در بارگذاری، اثر بارگذاری مستقیم و غیر مستقیم، بارگذاری جانبی و تأثیر بست مکانیکی اتصال دهنده زره فولادی به تیر در بارگذاری جانبی بررسی شده است.