پیچیدن ستون های بتن آرمه در کامپوزیت های frp, به عنوان یک تکنیک مقاوم سازی, بسیار مورد توجه و رو به گسترش است. مطالعات آزمایشگاهی زیادی بر روی ستون های دایره ای محصور در کامپوزیت انجام گرفته است؛ ولی ستون های مستطیلی با وجود کاربرد فراوان در ساختمان ها, تا این اواخر کم تر مورد توجه قرار گرفته اند. وجود مشکلات مطالعات آزمایشگاهی, مانند تجهیزات مورد نیاز و عدم امکان بررسی دقیق و کامل برخی پدیده ها, و ظهور کامپیوترهای پر قدرت و سریع باعث شده است آنالیزهای عددی اهمیت بسیاری کسب کنند. در این پایان نامه هدف اصلی مدل سازی رفتار ستون های مستطیلی به روش اجزای محدود و بررسی اثر شعاع انحنای گوشه های مقطع بر رفتار این مقاطع است. به این منظور از قابلیت های نرم افزار abaqus برای مدل سازی پدیده ی محصور شدگی و خواص بتن محصور شده, استفاده می شود. صحت روش مدل سازی از طریق مقایسه ی نتایج به دست آمده از نرم افزار با نتایج آزمایشگاهی موجود بر نمونه های استوانه ای کوچک کنترل می شود. سپس کارایی روش برای مدل سازی ستون بتن آرمه ای که در کامپوزیت پیچیده شده است, نشان داده می شود. با توجه به تفاوت رفتار مقاطع دایره ای و مستطیلی, صحت روش مدل سازی برای مدل کردن محصور شدگی غیر یکنواخت در مقاطع مربعی و مستطیلی, ارزیابی می شود. با اطمینان از نتایج مدل سازی, اثر شعاع گوشه بر عملکرد مقاطع مستطیلی محصور شده در کامپوزیت بررسی می شود. در پایان رابطه ای برای پیش بینی مقاومت مقاطع مستطیلی محصور در کامپوزیت با وجود شعاع گوشه های مختلف ارائه می شود.

چکیده یکی از متداول ترین روش های موجود جهت مقاوم سازی سازه های بتن آرمه، استفاده از ورقه های کامپوزیتی frp می باشد. از جمله مسائل مهم در تقویت خمشی تیـــرهای بتن آرمه توسط کامپوزیت های frp، جدا شدگی ورقه های مذکور از سطح بتن می باشد که همواره مورد توجه محققین بوده است. این مسئله منجر به شکست زود رس و غیر اقتصادی عضو سازه ای می گردد. از جمله دلایل جدا شدگی زود رس ورق، آماده نبودن سطح بتن جهت اتصال مناسب بین سطح و ورق کامپوزیتی می باشد. در همین راستا، قبل از اتصال کامپوزیت frpبه سطح بتن جهت تقویت آن، مراحل آماده سازی سطحی انجام می شود؛ با این وجود، آماده سازی سطحی بتن هم دارای مشکلاتی اعم از هزینه ی عملیات، آلودگی زیست محیطی و ... می باشد. با تحقیقاتی که از دو سال گذشته در دانشگاه صنعتی اصفهان آغاز گردید، روش جدید شیار زنی به عنوان روشی مناسب برای جای گزینی آماده سازی سطحی معرفی شد و نتایج آزمایشگاهی بسیار خوبی در پی داشت؛ اما با این وجود، روش شیار زنی هنوز در مراحل مقدماتی می باشد. در این تحقیق به بررسی میزان تأثیر پارامترهای عمق و عرض شیار بر عملکرد روش شیار زنی در کنترل جدا شدگی ورق frp پرداخته شده است. نمونه های موجود در آزمایشگاه حدود 140 نمونه از نوع منشوری با ابعاد 500 100 100 میلی متر به صورت غیر مسلح بودند که در چهار گروه مقاومت فشاری مختلف (25، 40، 55 و 65 مگا پاسکال) دسته بندی شدند. در ابتدا بر روی سطح تمامی نمونه های مورد نظر 2 شیار با طول، عرض و عمق مشخص ایجاد شده و پس از آن، درون شیارهای حاصله را توسط epoxy dur 31 n به گونه ای پر کردیم تا سطح نمونه صاف و یکنواخت شود. پس از پر شدن کامل شیارها با چسب مربوطه، بلافاصله از اپوکسی دیگری به نام epoxy dur 300 برای چسباندن ورق frp به سطح نمونه ی بتنی استفاده کردیم. پس از خشک شدن چسب، نمونه ها تحت آزمایش خمش 4 نقطه ای قرار گرفتند. نتایج این تحقیق نشان داد که تأثیر افزایش عرض شیارها بر بار نهایی ورق بیش از افزایش عمق می باشد. از نکات دیگر این بود که در مقاومت های فشاری کم، عملکرد روش شیار زنی در کنترل جدا شدگی ورق frp بهتر از مقاومت های فشاری بالا بود. در انتها محاسبه ی شاخص طاقت در نمونه ها نشان داد که روش شیار زنی منجر به افزایش میزان جذب انرژی در نمونه های تقویت شده می گردد. کلمات کلیدی: جدا شدگی زود رس، ورقه های کامپوزیتی frp، شیار، آماده سازی سطحی

با وجود استفاده میدانی از ورقه های کامپوزیت frp، هنوز همه جنبه های رفتاری این مصالح به صورت کامل شناخته نشده است. از جمله این موارد می توان به گسیختگی این ورقه ها و علل آن به صورت جدا شدگی از سطح بتن، در بارهای غیر قابل پیش بینی و زودرس اشاره کرد. در این تحقیق، ابتدا اثرات آرایش تسلیح داخلی و خارجی، به صورت تجربی و آزمایشگاهی، بر جدا شدگی ورق تقویتی مورد ارزیابی قرار گرفته و سپس امکان مدل سازی این اثرات توسط برنامه های رایج عناصر محدود، بررسی شده است. به منظور دستیابی به اهداف مورد نظر در طرح، تعداد 24 تیر بتن آرمه در ابعاد مقطع 350 × 300 میلی متر و طول 3300 میلی متر، به صورت دو سر ساده و تحت بار خمش سه نقطه ای مورد آزمایش قرار گرفت. نمونه های آزمایشی به لحاظ میزان آرماتور کششی به دو نوع i و ii تقسیم می شوند. سطح مقطع آرماتور کششی در نمونه های نوع i، حدود 765 میلی متر مربع و در نمونه های نوع ii، حدود 1230 میلی متر مربع در نظر گرفته شده است. از تعداد 24 نمونه آزمایشی، 4 نمونه به عنوان تیرهای شاهد آزمایش گردید. 20 نمونه آزمایشی دیگر، مطابق با اهداف مورد نظر در این تحقیق، در 4 گروه آزمایشی به شرح زیر تقویت و مورد آزمایش قرار گرفته اند. گروه (1) شامل 6 تیر بتن آرمه از نوع i و 2 تیر بتن آرمه از نوع ii است، که به منظور بررسی تاثیر آرایش میلگردهای کششی بر جدا شدگی ورق تقویتی آزمایش شده اند. در تیرهای تقویت شده نوع i، از سه آرایش آرماتور گذاری شامل 2?22، 3?18 یا 5?14، و در تیرهای نوع ii، از دو آرایش 2?28 یا 2?20 & 3?16 برای آرماتورهای ناحیه کششی مقطع استفاده شده است. هم چنین به منظور بررسی اثرات وجود پیش ترک در نمونه ها، در بار جدا شدگی، نیمی از تیرهای نوع i در این گروه، قبل از تقویت تا حدود 60% ناحیه خطی و الاستیک منحنی بار- تغییر مکان نمونه های شاهد، تحت بار گذاری قرار داده شده اند. سپس از این نمونه ها، بار برداری به صورت کامل انجام شده است و پس از تقویت با ورقه های frp و عمل آوری لازم، مجددا تا بار نهایی، تحت آزمایش خمش سه نقطه ای قرار داده شده اند. در گروهِ (2) آزمایشات اثرات تقویت خارجی، بر جدا شدگی ورق تقویتی شامل تعداد لایه ها و هم چنین تعداد نوارهای ورق مورد بررسی قرار گرفته است. گروه (3)، به بررسی اثرات قطع یا خم میلگردهای کششی در بار جدا شدگی و رفتار ترک خوردگی تیرهای بتن آرمه تقویت شده با صفحات cfrp، اختصاص داده شده است. ایجاد قطع و خم میلگردهای خمشی، موضوعی است که معمولا به دلیل صرفه جویی بیشتر در مصرف میلگرد، در همه پروژه های اجرایی انجام می شود. این گروه شامل 5 تیر بتن آرمه از نوع i است که در هر یک از نمونه ها از 5 عدد میلگرد ?14، به عنوان آرماتور کششی، در محل حداکثر لنگر خمشی تیر استفاده شده است. در این گروه، برای تقویت تیرها، دو لایه ورق cfrp به عرض 150 میلی متر و طول 2700 میلی متر در حد فاصل بین دو تکیه گاه تیر به وجه کششی تیر چسبانده شده است. در این نمونه ها قطع و خم آرماتور با میزان 20 و 60 درصد انجام شده است. برنامه آزمایش گروه (5)، به اثرات ایجاد شیار بر بار جدا شدگی و رفتار نمونه های تقویت شده در مقیاس واقعی و با تسلیح داخلی، اختصاص داده شده است. در این گروه 5 تیر بتن آرمه شامل 4 نمونه از تیرهای نوع i، و یک نمونه از تیرهای نوع ii، با روش شیار زنی تقویت و آزمایش شده است. در آزمایشات این گروه عوامل متعددی نظیر تاثیر عمق شیار، تعداد لایه های ورق تقویتی، میزان فولاد کششی تیر، پیوستگی و ناپیوستگی شیارها و اثرات نوع چسب برای پر کردن شیارها مورد بررسی قرار گرفته است. مقایسه نتایج آزمایشات انجام شده در گروه های مختلف آزمایشی، شامل گروه های تسلیح داخلی و خارجی تیرهای بتن آرمه تقویت شده با صفحات cfrp، نشان می دهد که برخی از پارامترهای مورد نظر، تاثیرات قابل توجهی در رفتار نمونه های تقویتی ایجاد می نمایند، که لازم است در طراحی لحاظ شوند. از جمله این پارامترها می توان به 1) اثرات تغییر قطر و تعداد میلگردهای کششی در مقاومت چسبندگی بتن در موضع اتصال ورقه های تقویت خمشی، 2) درصد قطع میلگردهای خمشی و موضع قطع آرماتور در نوع جدا شدن ورق تقویتی، 3) تاثیر ایجاد شیار به عنوان روشی برای جایگزینی آماده سازی سطحی در ظرفیت بار پذیری نمونه های تقویت شده و الگوی ترک های ایجاد شده در تقویت های خمشی و هم چنین 4) تاثیر نحوه و میزان تسلیح خارجی ورق در تعویق یا تسریع جدا شدگی ورق cfrp، اشاره نمود. علاوه بر آن مدل سازی نمونه ها با استفاده از روش عناصر محدود و با در نظر گرقتن امکان جدا شدگی ورق تقویتی، نشان داد که هم خوانی مناسبی بین نتایج آزمایشی و تئوری وجود دارد.

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.

یکی از متداول ترین روش های تقویت سازه های بتن آرمه، استفاده از ورق های تقویتی frp جهت بالابردن مقاومت خمشی و برشی اعضای بتنی می باشد. به دلیل مقاومت بالا، سبکی، اجرای ساده و مقاوم بودن در برابر خوردگی، استفاده از این مصالح روز به روز گسترش بیش تری پیدا کرده است. ضریب پواسون ورق های frp با بتن تفاوت زیادی دارد؛ که این مسئله منجر به جدا شدگی سریع صفحات تقویتی از سطح بتن می شود. آماده نمودن سطح بتن جهت اتصال مناسب بین سطح و ورق تا حدی می تواند جدا شدگی را به تعویق بیاندازد؛ ولی در اکثر تحقیقاتی که تیرهای بتن آرمه با ورق های frp در برش تقویت شده اند، جدا شدگی رویت شده است. آماده سازی سطحی بتن نیز با محدودیت هایی از جمله خسارت ناشی از توقف کار، هزینه ی مراحل گوناگون و حتی عدم دسترسی به عضو مورد نظر مواجه است. لذا در این تحقیق تأثیر آماده سازی سطحی به منظور تقویت برشی تیرهای بتن آرمه و جای-گزینی این شیوه با روش شیار زنی بررسی می گردد. نمونه های آزمایشگاهی شامل 20 تیر به ابعاد 80×85×560 میلی متر و 48 تیر به ابعاد 70×85×560 میلی متر در قالب 11 سری می باشد که تحت بار گذاری 4 نقطه ای قرار گرفتند. با استفاده از میلگرد طولی و مهار مکانیکی سعی شد که شکست خمشی تیرها به تعویق بیفتد؛ تا آن جا که امکان مقایسه بین افزایش ظرفیت برشی تیرها، به واسطه ی روش های مختلف نصب نوارهای frp فراهم گردد. تیرهای هر سری شامل نمونه های شاهد، تقویت شده بدون آماده سازی سطحی، با آماده سازی سطحی و شیار زنی است. نتایج آزمایش ها حاکی از این بود که آماده سازی سطحی بتن قبل از اتصال نوار frp می-تواند بار گسیختگی را اندکی نسبت به نمونه های بدون آماده سازی سطحی افزایش دهد، ولی هم چنان جدا شدگی نوار frp از سطح بتن اتفاق می افتد. این روش با افزایش ظرفیت برشی، بار گسیختگی تیرها را 12 درصد افزایش داد. روش شیار زنی جبران عدم آماده سازی سطحی را نمود؛ به طوری که در هیچ یک از نمونه های تقویت شده با این روش جدا شدگی نوارهای frp اتفاق نیفتاد. ضعف برشی تیرها برطرف و شکست خمشی، مود گسیختگی غالب شد. تغییر شکل وسط تیرها به دلیل شکست خمشی افزایش یافت و بار نهایی نمونه ها نسبت به تیر شاهد 19 درصد افزایش پیدا کرد.

یکی از انواع سیستم های مقاوم در برابر نیروهای جانبی از جمله نیروی زلزله، سیستم دیوار برشی بتنی می باشد که به دلیل عملکرد مناسب آن در مقابل این نیروها، مورد استفاده ی گسترده در سازه ها قرار گرفته است. در بسیاری از موارد، دیوارهای برشی به دلایل معماری، از جمله درب و پنجره و یا عبور تأسیسات مکانیکی و برقی، دارای بازشو خواهند شد. باز شدگی در دیوار، بر رفتار آن در هنگام مقابله با نیروهای جانبی تأثیر گذار خواهد بود و باعث کاهش سختی، مقاومت و شکل پذیری و تغییر مکانیزم انتقال بار می شود. مدل های بست و بند برای طراحی دیوارهای برشی دارای باز شو، روش جدیدی است که با در نظر گرفتن هم زمان نیروهای برشی و لنگرهای پیچشی، طراحی مناسب و بهینه برای دیوارهای برشی ارائه می دهند. این مدل ها، خرپای ساده ای را جای گزین سازه ی پیچیده می کنند؛ اگر چه برای یک سازه ی پیچیده چندین مدل بست و بند می توان پیشنهاد کرد. خرپای انتخابی تاثیر بسزایی در رفتار دیوارهای برشی دارد؛ از این رو انتخاب خرپای مناسب از مهم ترین دغدغه ی طراحی به روش بست و بند می باشد. اجزای مرزی یا اجزای لبه ای در دیوار برشی، قسمت هایی از لبه های دیوار و یا لبه های باز شو در دیوار هستند که به طور خاص توسط فولادهای طولی و عرضی تقویت می شوند. استفاده از اجزای مرزی باعث بهبود عملکرد دیوارهای برشی می شود به گونه ای که علاوه بر شکل پذیرتر شدن دیوار، باعث افزایش مقاومت نهایی دیوار نیز می گردد. هدف از این پایان نامه مطالعه ی مدل های بست و بند در 5 نمونه دیوار برشی دارای بازشو و بررسی تاثیر اجزای مرزی دیوار برشی بر رفتار دیوار می باشد. دو مدل بست و بند برای انجام مطالعات پارامتری انتخاب شده است؛ مدل بست و بند حاصل از بهینه سازی توپولوژی و هم چنین مدل بست و بند فرضی به نام مدل بست و بند طراح. به منظور درک بهتر از کارآمد بودن روش طراحی بست و بند دیوارهای برشی با روش معمول آیین نامه ی aci 318-08 نیز طراحی و مقایسه شده اند. برای مقایسه ی بهتر میزان حجم آرماتورهای عرضی و طولی به کار رفته دز دیواری که با استفاده از مدل های بست و بند طراحی شده است با میزان حجم آرماتورهای عرضی و طولی به کار رفته در دیواری که با روش معمول آیین نامه ی aci 318-08 طراحی شده است، یکسان سازی شده است. به منظور بررسی بر رفتار دیوارها برشی، از نرم افزار اجزای محدود غیر خطی استفاده شده است و صحت نتایج آن با مدل سازی نمونه های آزمایشگاهی، مورد تایید قرار گرفته است. در این تحقیق از روش آنالیز اجزای محدود غیر خطی بتن آرمه و مدل رفتاری پلاستیسیته ی آسیب (damage plasticity) به همراه سخت شدگی کششی برای مدل سازی رفتار بتن، استفاده شده است. نتایج نشان می دهد دیوارهای طراحی شده با مدل های بست و بند دارای مقاومت نهایی و شکل پذیری بهتری در مقایسه با دیوارهای طراحی شده با روش معمول آیین نامه ی aci 318-08 می باشد. نتایج هم چنین حاکی از آن است که استفاده از اجزای مرزی دیوارهای برشی باعث بهبود عمکرد دیوار برشی در مقاومت نهایی و شکل پذیری می شود. دو عامل مهم و اساسی هنگامی که از اجزای مرزی استفاده می شود بر شکل پذیری دیوار تاثیر می گذارد؛ آرماتورهای عرضی که به علت پدیده ی محصور شدگی باعث افزایش شکل پذیری می شود و آرماتورهای طولی که باعث کاهش شکل پذیری می شود. استفاده از اجزای مرزی به روش بست و بند در دیوارهای برشی به شکل پذیری و مقاومت نهایی بیش تری در مقایسه با دیواری که از اجزای مرزی آیین نامه ی aci 318-08 استفاده شده است، می شود.

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 کارها، استفاده از مهارهای u شکل در دو انتهای نمونه و یا در سراسر تیرهای بتن آرمه می باشد. مهارهای u شکل متداول علاوه بر این که سبب تقویت خمشی تیرهای بتن آرمه می گردند، بلکه می توانند جدا شدگی ورق frp موجود در وجه کششی را نیز به تعویق انداخته و در مواردی حذف نمایند. یکی از معایب روش مهارهای u شکل متداول در کنترل پدیده ی نامطلوب جدا شدگی ورق frp طولی این است که به دلیل عدم تماس مستقیم مهار در محل برخورد با ورق طولی با سطح کششی تیر، با جدا شدن ورق طولی از این سطح، مهارها نمی توانند به صورت مناسبی مانع از این پدیده گردند و ظرفیت باربری نمونه افزایش چندانی نمی یابد. هدف از تحقیق حاضر، ارائه ی روشی ارتقا یافته با بهره بردن از مزایای روش مهارهای uشکل متداول و حذف نقاط ضعف آن می باشد؛ به این صورت که به منظور کنترل تنش های برشی و عمودی موجود بین سطح کششی بتن و ورق frp طولی و هم چنین ایجاد سطح تماس مستقیم بین مهارهای u شکل و وجه کششی نمونه، مهارهای u شکل در نقاط برخورد با ورق طولی، به صورت تار و پودی از آن ها گذر می کنند. این روش با نام مهارهای تار و پودی (wws) معرفی گردید و نتایج نسبتاً خوبی به دنبال داشت. به منظور پیش برد اهداف تحقیق، تعداد 23 عدد تیر بتنی مسلح با ابعاد 1400×160×120 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 روش wws با در نظر گرفتن مکانیسم های گسیختگی ورق frp از وجه کششی نمونه، نسبت به دیگر روشهای تقویت خمشی مانند ebr و مهارهای u شکل متداول عملکرد بسیار مطلوب تری از خود نشان می دهد و در بسیاری از موارد با حذف کامل پدیده ی نامطلوب جداشدگی و پارگی ورق طولی، سبب افزایش باربری و شکل پذیری نمونه ها گردید.

ساختمان های بنایی از جمله ساختمان های سنتی به شمار می آیند که در سراسر دنیا موجود می باشند. گر چه این ساختمان ها قرن-هاست که مورد استفاده قرار گرفته اند، لیکن هم چنان به دلیل تنوع عوامل متفاوت در ساختار ساختمان بنایی، در تحلیل سازه ای به عنوان یک مسئله ی پیچیده به شمار می آیند. مصالح بنایی، ارتوتروپ بوده و از نقطه نظر سازه ای به علت وجود ترکیبی از ملات و آجر، یک ماده نا همگن تلقی می گردند. دیوارها که اصلی ترین عضو باربر و مقاوم ساختمان های بنایی غیر مسلح محسوب می-شوند، به دلیل جرم زیاد، در پاسخ به نیروهای جانبی زلزله از لختی بالایی برخوردار بوده و در زمان وقوع زلزله بسیار شکننده و آسیب پذیر رفتار می کنند. شکنندگی و آسیب پذیری دیوارهای بنایی، سازه را به سرعت به سمت فروپاشی رهنمون می سازد. جهت مطالعه ی رفتار دیوارهای بنایی و نیز بررسی روش های مقاوم سازی آن ها، مدل سازی، علاوه بر مطالعات آزمایشگاهی ضرورت می یابد. در این پژوهش انواع روش های مدل سازی دیوارهای بنایی به طور اختصار ذکر شده و از میان این روش ها، روشی کارآمد و سریع برای حل اجزا محدود دیوارهای بنایی ارائه شده است. مدل استفاده شده در این پژوهش، مدل آسیب دیده ی خمیری بتن در نرم افزار abaqus می باشد. این مدلاز جمله روش های ماکرو در مدل سازی سازه های بنایی محسوب می شود. در علم مدل سازی سازه های بنایی، مدل های هموژن و ماکرو با فرض ایزوتوپ بودن ماده ی بنایی، به دلیل سادگی و صرفه جویی در زمان حل اجزا محدود، از اهمیت بسزایی برخوردار هستند. در این تحقیقبا معرفی تغییرات انجام شده در پارامترهای پلاستیسیته ی بتن، امکان استفاده یمدل آسیب دیده ی خمیری بتن برای مدل سازیسازه های بناییفراهم آمده است.علاوه بر مدل سازی دیوارهای بنایی غیر مسلح، از المان های چسبنده نیز برای مدل سازی رفتاری دیوارهای بنایی تقویت شده با نوارهای کامپوزیتیfrpاستفاده شده است. نتایج به دست آمده انطباق قابل قبولی را در نتایج مدل سازی و نتایج آزمایشات سایر محققین نشان می دهد. معمولاً در روش-های سنتی از نوارهای تقویتیfrp با آرایش افقی و قطری برای تقویت دیوارهای بنایی استفاده می شود. در این تحقیق با استفاده از روش بست و بند و بهینه یابی توپولوژی، الگویی مناسب برای تقویت دیوارهای بنایی تحت بارهای مونوتونیک درون صفحه ای قائم و افقی ارائه شده است.نتایج بدست آمده از مقایسه ینتایج روش های سنتی تقویت دیوارهای بنایی و روش پیشنهادی ارائه شده در این پایان نامه نشان می دهد که الگوی حاصل از روش های بهینه یابی توپولوژی برای تقویت دیوارهای باربر بنایی به صورت کلی از ظرفیت باربری و شکل پذیری بیشتری نسبت به سایر روش های تقویت برخوردار است.این نتایج نشان می دهد که الگوی تقویت دیوار بسته به نسبت بار افقی به بار قائم (?) وارده بر دیوار بنایی، متغیر است. در این تحقیق افزایش ظرفیت باربری در نمونه ی تقویت شده با روش تقویت قطری سنتی و هم چنین روش پیشنهادی حاضر نسبت به دیوار تقویت نشده برای?=2، به ترتیب 106 و 119 درصد حاصل شده است.

در ساخت سازه های بتنی عواملی مانند ضعف اجرایی، کمبود نیروی انسانی کارآمد، لرزه خیزی کشور و انتشار آلودگی های زیست محیطی سیمان سبب شده است که پژوهشگران عرصه ی مصالح ساختمانی با ایجاد تغییراتی در اجزای مختلف بتن، اصلاحاتی را مطابق با نیازهای ضروری اعمال کرده و به خواص جدید یا برتری از بتن دست پیدا کنند. امروزه تحقیقات زیادی بر روی بتن خود متراکم و بتن سبک انجام گرفته است اما مطالعات اندکی در مورد بتن خود متراکم سبک وجود دارد. بتن سبک خود متراکم علاوه بر کاهش بار مرده سازه و نیروهای زلزله سبب ایمن تر و اقتصادی تر شدن طرح می گردد. در مسیر توسعه ی تکنولوژی بتن یکی از گام های مهم در سال های اخیر کاهش مقدار سیمان مصرفی در بتن و جایگزین کردن آن با مصالح کم هزینه و با اثرات مخرب کم تر بر محیط زیست بوده است. تلفیق مزایای کاهش مقدار سیمان و جایگزین نمودن آن با پودر سنگ آهک و سرباره به صورت مجزا ضمن دارا بودن مزایای بتن سبک و بتن خود متراکم، از اهداف اصلی این پایان نامه است. در این راستا، جلوگیری از افت مقاومت ناشی از کاهش سیمان به عنوان یکی از اهداف اصلی این تحقیق، در دستور کار قرار داشته است. در این مطالعه بر اساس اهداف طرح، 57 طرح اختلاط از بتن سبک خود متراکم تهیه گردید. عوامل متعددی رفتار تازه و سخت شده بتن خود متراکم سبک کم سیمان را تحت تاثیر قرار می دهد. در این تحقیق متغیرهای طرح اختلاط شامل نسبت آب به سیمان با سه مقدار 4/0، 5/0 و 6/0، درصد فوق روان کننده برای رسیدن به خواص مطلوب در فاز تازه، 5 و 10 درصد میکروسیلیس و درصدهای مختلف جایگزینی سیمان با پودر سنگ آهک و سرباره در نظر گرفته شد. در فاز تازه، آزمایشات جریان اسلامپ، t50 و v-funnel برای ارزیابی معیارهای خود تراکمی استفاده شده است. در بخش فاز تازه بالغ بر 510 مورد آزمایش انجام شد. در بخش فاز سخت شده 342 نمونه مورد آزمایش قرار گرفت و مقاومت فشاری 7 ، 28 و در برخی موارد 90 روزه به عنوان خروجی آزمایش مورد بررسی قرار گرفته است. میزان مقاومت فشاری به دست آمده در درصدهای مختلف جایگزینی سرباره و پودر سنگ آهک برای نسبت های آب به سیمان 5/0 و 6/0 برای بتن با سن 7 و 28 روزه نشان می دهدکه جایگزینی مقادیر بیشتر سرباره و پودر سنگ آهک (تا حد تامین لزجت مطلوب) منجر به افزایش مقاومت فشاری می شود که می تواند بیانگر موفقیت ایده ی جایگزین سرباره و پودر سنگ آهک در راستای کاهش مصرف سیمان بدون از دست دادن مقاومت فشاری مورد انتظار باشد. نتایج آزمایش ها نشان می دهد که افزودن میکروسیلیس به طرح اختلاط می تواند در جهت برآورده کردن اهداف طرح باشد.

امروزه کاربرد بتن الیافی به دلیل مزایای آن گسترش فراوانی یافته است. از جمله ی این مزایا می توان میزان جذب انرژی بالا، بهبود رفتار بتن در ناحیه غیر خطی و جلوگیری از ایجاد و گسترش ترک های جمع شدگی را نام برد. از طرفی تسلیح بتن با الیاف یکی از روش های اصلاح عملکرد خمشی و کششی بتن است که به واسطه ی آن ها مخلوط های شکننده تا حدی رفتار الاستیک از خود نشان می دهند. تا به امروز از الیاف متفاوتی در بتن استفاده شده است. از جمله الیاف استفاده شده در بتن می توان به الیاف شیشه ، پلاستیک، و فولاد اشاره نمود. با وجود اینکه الیاف مصنوعی از نظر پارامتر های مقاومتی و شکل پذیری جواب های قابل قبولی را در آزمایش ها به دست داده اند، ولی به دلیل وجود برخی معایب نظیر: صعوبت تولید، ارز بری، پر هزینه بودن، اثرات زیست محیطی و... محدودیت هایی را در استفاده ایجاد می نمایند؛ لذا امروزه محققین به بررسی کاربرد الیاف طبیعی در بتن روی آورده و پارامتر های مختلفی را در رابطه با کاربرد این الیاف در بتن بررسی کرده اند. الیاف طبیعی عمدتا با پایه ی سلولزی می باشند لذا در محیط قلیایی نه تنها کاهش مقاومت نخواهند داشت بلکه افزایش مقاومت نیز دارند. اغلب مطالعات بر روی الیاف طبیعی به استفاده ی این الیاف در پانل های سیمانی محدود می شود لذا، با توجه به مصرف روز افزون انواع الیاف مصنوعی در بتن و با توجه به خصوصیات مناسب الیاف طبیعی در کالا های صنایع نساجی و سازگاری آن ها با محیط زیست از یک سو و افزایش روز افزون قیمت مواد پتروشیمی به عنوان ماده ی اولیه ی الیاف مصنوعی از سوی دیگر، همچنین اعلام سال 2009 به عنوان سال الیاف طبیعی از سوی سازمان ملل متحد، اهمیت تحقیقات در زمینه الیاف طبیعی دو چندان شده است لذا استفاده از الیاف گیاهی لیفیران که از برگ گیاه لویی گرفته می شود، در مخلوط بتن در این تحقیق بررسی شده است. استخراج این الیاف اولین بار توسط مرتضوی در دانشکده نساجی دانشگاه صنعتی اصفهان انجام شده است. در این پژوهش الیاف پلی پروپیلن و الیاف لیفیران در سه درصد 3/0، 5/0 و 7/0 با طول 12 میلی متر به طور جداگانه استفاده شده اند و تغییرات مقاومت فشاری، کششی، خمشی ملات و جذب آب بتن حاوی الیاف بررسی گردیده است.

با فرسوده شدن زیر ساخت شهرها، تقویت سازه ها به یکی از چالش های مهندسی کنونی تبدیل شده است. یکی از راه های تقویت تیر های بتنی اتصال کامپوزیت های frp به وجه کششی تیر است. مشکل اساسی در این روش تقویت، پدیده ی جدا شدگی ورق frp از سطح بتن است. پدیده ی جدا شدگی موجب گسیختگی زود رس عضو بتنی می شود. برای جلوگیری از پدیده ی جدا شدگی روش آماده سازی سطحی استفاده شده است.روش آماده سازی سطحی مشکلاتی به همراه دارد که از جمله آن ها می توان به ایجاد گرد وغبار و آلودگی زیست محیطی و در نتیجه عدم امکان بهره برداری از سازه در حین عملیات تقویت و هم چنین عدم وجود اطمینان کافی نسبت به عملکرد مطلوب این روش اشاره کرد. از این رو در سال های اخیر روش های مختلفی مانند روش شیار زنی و روش سوراخ زنی برای جایگزینی روش آماده سازی سطحی پیشنهاد شده است. در این تحقیق به منظور توسعه و تکمیل روش سوراخ زنی، ضمن معرفی روش جدید پیچ گذاری به امکان جای گزینی این روش به جای روش آماده سازی سطحی پرداخته شده است.