هوشنگ دباغ

تصادفی بودن مشخصه‌های سازه و بارگذاری، لحاظ نمودن عدم قطعیت در تحلیل سازه را ضروری می‌نماید. به منظور تحلیل سازه با در نظر گرفتن عدم قطعیت در سیستم‌های تصادفی از روش اجزاء محدود تصادفی و تحلیل قابلیت اعتماد استفاده می‌شود. با اینحال به علت محدودیت روش‌های کلاسیک تحلیل قابلیت اعتماد، نیاز به محاسبه شاخص قابلیت اعتماد بر اساس تابع چگالی احتمال وجود دارد. اگر توزیع همه‌ی متغیرهای تصادفی به صورت نرمال باشد، تابع چگالی احتمال پاسخ به آسانی با یک توزیع نرمال به دست می‌آید. حتی اگر توزیع آماری متغیرها از حالت نرمال خارج شود با استفاده از روش‌های شبیه‌سازی یا با استفاده از معکوس تابع پاسخ می‌توان تابع چگالی احتمال را محاسبه کرد. با ازدیاد داده‌ها در روش‌های شبیه‌سازی، حجم و زمان محاسبات نیز افزایش می‌یابد و در استفاده از روش‌های غیرشبیه‌سازی در بسیاری از موارد تابع پاسخ معکوس‌پذیر نیست یا معکوس تابع به آسانی قابل محاسبه نمی‌باشد. بنابراین نیاز به در نظر گرفتن روش‌های دیگری به منظور محاسبه تابع چگالی احتمال می‌باشد. در حالت استاتیکی خطی بدون محدودیت روش‌های کلاسیک می‌توان تابع چگالی احتمال را محاسبه کرد. اما در بسیاری از موارد، سازه‌ها عموما تحت اثر تحریکات ناشی از بارهای دینامیکی قرار می‌گیرند. از طرفی به دلیل وجود ویژگی‌های غیرخطی پارامترهای موثر در معادلات اجزاء محدود دینامیکی، باید غیرخطی بودن را نیز در معادلات لحاظ کرد. در این پژوهش با ترکیب روش اغتشاش و تغییرمتغیر تابع چگالی احتمال صریح پاسخ سازه محاسبه می‌شود. با محاسبه تابع چگالی احتمال پاسخ، احتمال خرابی و شاخص قابلیت اعتماد به طور مستقیم در هر تعداد المان به دست می‌آید. هدف از پژوهش حاضر، محاسبه شاخص قابلیت اعتماد با استفاده از تابع چگالی احتمال صریح پاسخ سازه در حالت غیرخطی تحت اثر بارهای دینامیکی است. توابع چگالی احتمال پاسخ صریح محاسبه شده از روش پیشنهادی بدون محدودیت نوع توزیع آماری متغیرهای تصادفی و بدون نیاز به استفاده از معکوس تابع پاسخ تمامی پاسخ‌های احتمال وقوع سازه و احتمال وقوع هرکدام از آن‌ها را محاسبه می‌کند. مقایسه شاخص قابلیت اعتماد به دست آمده از روش پیشنهادی تطابق خوبی را با شبیه‌سازی مونت-کارلو نشان می‌دهد. از طرفی تعداد المان مناسب در مش‌بندی بر اساس شاخص قابلیت اعتماد یک معیار محافظه‌کارانه‌تر را نسبت به اجزاء محدود کلاسیک نشان می-دهد. مزیت استفاده از شاخص قابلیت اعتماد به عنوان معیار همگرایی در مش‌بندی در نظر گرفتن همه‌ی پاسخ‌های محتمل سازه به جای استفاده از پاسخ متوسط سازه در طراحی می‌باشد.

روش اجزاء محدود تصادفی طیفی ابزاری توانمند در تحلیل سیستم‌های سازه‌ای با در نظر گرفتن اثرات عدم قطعیت است. کاربردهای این روش در تحلیل اعضای بتنی مسلّح کمتر مورد توجّه قرارگرفته است. در این رساله با استفاده از روش اجزاء محدود تصادفی طیفی گالرکین به بررسی رفتار تیرهای بتنی مسلّح با خصوصیات تصادفی مصالحی و تحت بارگذاری قطعی پرداخته می‌شود. رفتار مسئله به صورت الاستیک غیرخطی در نظر گرفته می‌شود؛ یک روند مرحله به مرحله برای بارگذاری مورد استفاده قرار گرفته و هر مرحله از بارگذاری شامل تعدادی گام است. از بسط چندجمله‌ای آشوب تعمیم‌یافته برای توصیف پارامترهای ورودی تصادفی و بردار پاسخ استفاده شده است. با اعمال تصویرسازی گالرکین تصادفی بر روی معادلات تعادل، عبارت‌های بسط چندجمله‌ای آشوب بردار جابجایی تعیین می‌شوند. ضرایب بسط چندجمله‌ای آشوب بردارهای کرنش، تنش و نیروهای داخلی نیز با استفاده از بردار جابجایی محاسبه می‌شوند. ماتریس سختی مماسی تصادفی سیستم در ابتدای هر مرحله از بارگذاری به روزرسانی می‌شود. کاربرد روش پیشنهادی بر روی تیرهای بتن مسلّح تحت بار متمرکز قطعی و با مدول الاستیسیته بتن به عنوان پارامتر تصادفی نشان داده شده است. نتایج حاصل از روش پیشنهادی با نتایج روش‌های‌ مونت‌کارلو و Non-Intrusive تصادفی مقایسه شده و مطابقت خوبی حاصل شد. حل دستگاه معادلات بدست آمده از روش اجزاء محدود تصادفی طیفی گالرکین با توجّه به ابعاد مسئله و تعداد مراحل بارگذاری وگام‌ها، هزینه بردار است. با توجّه به متقارن و معین‌مثبت بودن ماتریس سختی سیستم، برای حل دستگاه‌های معادلات خطی بدست آمده از روش گرادیان مزدوج پیش‌بهبود داده شده با پیش‌بهبود‌دهنده‌های‌ مبتنی بر میانگین و از نوع سلسله مراتبی گاوس‌سیدل استفاده شد. پیش‌بهبود‌دهنده‌های‌ مبتنی بر میانگین در عین سادگی توانمند بوده و پیش‌بهبوددهنده سلسه مراتبی گاوس - سیدل با توجّه با اینکه بر مبنای ساختار ماتریس سختی تصادفی سیستم طراحی شده موثّر و کارا است. اثر بخشی هر یک از این پیش بهبوددهنده‌ها نیز با نتایج عددی نشان داده شده است.

استفاده از مواد افزودنی شیمیایی در بتن یک روش رایج در ساخت و سازهای مدرن است. افزودنی های شیمیایی اگرچه خواص بتن را بهبود می بخشند، اما مشکل آبشویی را نیز ایجاد میکنند و عامل آلودگی محیط زیست هستند. تاثیر مواد افزودنی شیمیایی بر محیط میتواند زمانی رخ دهد که افزودنی های شیمیایی در معرض محیط قرار میگیرند. هنگام ریختن گرانول بتن حاوی مواد افزودنی پس از تخریب سازه یا زمانی که گرانول بتن به عنوان جایگزین شن در ساخت و ساز استفاده میشود. افزودنی های بتن به راحتی قابل حل هستند. از این رو به دلیل شسته شدن مشکل زیست محیطی ایجاد میکند. چندین ماده طبیعی وجود دارند که در بتن به عنوان ماده افزودنی استفاده میشود که بر خواص مکانیکی و دوام بتن تاثیر میگذارد. این نوع افزودنی ها را میتوان با توجه به تاثیر بر محیطزیست و کم هزینه بودن در مقایسه با افزودنی های شیمیایی، دوستدار محیطزیست دانست. در این تحقیق، خواص بتن تازه و سخت شده حاوی مایع عصاره توت و مایع عصاره انگور حاصل از میوه توت سفید و میوه انگور به عنوان مواد افزودنی طبیعی مورد آزمایش قرار گرفته است. مایعات توت و انگور به میزان 0.55 ،0.44 ،0.33 ،0.22 و 0.66 درصد وزن سیمان به بتن اضافه شدند. نتایج نشان میدهد که با افزایش دوز مایع، مقدار اسلامپ افزایش مستمری دارد و به ترتیب به 122درصد در دوز 0.66درصد، 186درصد در 0.66درصد هر دو مایع توت و انگور میرسد. این افزایش رکود به محتوای قند موجود در عصاره نسبت داده شد. افزایش مقاومت فشاری و مقاومت خمشی به ترتیب %27 و %15 در %0.33 دوز مایع توت وجود داشت در حالی که افزایش مقاومت فشاری و خمشی %18 و %9 در %0.22 دوز مایع انگور وجود داشت. کاهش در دوزهای بالاتر همچنین کاهش کشش شکافت پیوسته را نشان داد، در حالی که افزودن مایع توت اثر واضحی بر مدول الاستیک ندارد، اما در مایع انگور با نسبت 7درصد افزایش یافته است و در نتیجه نیاز حیاتی به مطالعات آینده در این زمینه وجود دارد. با توجه به تجزیه و تحلیل ،SEMبا استفاده از دوز بهینه مایعات توت و انگور، به دلیل رسوب ژل جدید تشکیل شده از واکنش قند و هیدروکسید کلسیم حاصل از هیدراتاسیون ترکیبات اصلی سیمان، ترمیم میکرو ترک اتفاق میافتد. انتظار میرود افزایش مقاومت فشاری به دلیل افزایش همگنی و بهبود ریزساختار خمیر سیمان سخت شده باشد. این تحقیق نتایج طیف وسیعی از آزمایشات را ارائه میدهد که نشان میدهد چگونه استفاده از مایعات توت و میوه انگور به عنوان یک ماده افزودنی با نسبت بهینه این مواد افزودنی با مواد معمولی بتن برای افزایش مقاومت فشاری بتن کاربرد دارد و این تحقیق همچنین نشان میدهد که چگونه کارایی بتن را میتوان با استفاده از مقدار بهینه میوه مایع انگور افزایش داد. نتایج نشان میدهد که کارایی بتن با افزایش مقدار این مایعات و همچنین با نسبت بهینه ( 0/55درصد) وزن سیمان این مایعات و با نسبت بهینه ( 0/33تا 0/22درصد) توت و انگور افزایش یافته است. به ترتیب میتواند خواص مکانیکی بتن را بهبود بخشد. بر اساس نتایج به منظور تعیین دوزهای بهینه هر دو ماده افزودنی طبیعی و ارزیابی اثرات و مقایسه در هزینه افزودنی طبیعی به افزودنیشیمیایی، در مطالعه ما از هر دو ( 0/25درصد انگور و 0/35درصد توت) به عنوان افزودنی طبیعی استفاده شد. و افزودنی شیمیایی ) ،(HIGH FLOW PCE 120مطابق با استانداردهای Type F ،ASTM C 494 و EN934-2 در بازار موجود است. نتایج آزمایشات آزمایشگاهی نشان میدهد که مواد افزودنی در تمام زمانها 28 ،7 ،3روز، مقاومت فشاری بیشتری نسبت به مواد افزودنی شیمیایی دارند و کاهش جذب آب بیشتر از مواد افزودنی شیمیایی مورد استفاده است، اما مقاومت اسلامپ و کششی کمتری نسبت به مواد شیمیایی دارند. در حالی که افزودنیهای طبیعی در مقایسه با مواد افزودنی شیمیایی کم هزینه هستند که به ترتیب ( )85.6 ،61.8 درصد هزینه افزودنی شیمیایی برای هر دو انگور و توت است و همچنین استفاده از افزودنی طبیعی با محیط زیست سازگار است.

کیفیت زیرساخت های هر کشور نقش مهمی در توسعه اقتصادی آن کشور دارد. عواقب فاجعه بار زلزله و افزایش ساخت و سازها، لزوم تعیین رفتار دقیق عضوهای سازه ای در برابر زلزله را اجتناب ناپذیر کرده است. مطالعات در مورد زلزله به عنوان یک حادثه طبیعی روز به روز در حال بهبود است و تحقیقات در این حوزه در حال تجدید است. یکی از روشهای بررسی لرزهای اعضای سازه ای، بارگذاری دورهای میباشد. در این تحقیق با استفاده از روش اجزای محدود و با استفاده از نرم افزارهای ATENA/GID به بررسی رفتار خمشی تیرهای بتنی حاوی الیاف فولادی و نانوسیلیس پرداخته شده است. ابتدا تیرهای بتن سبک مسلح ساده، تیر بتن سبک مسلح حاوی الیاف فولادی و تیر بتن سبک مسلح حاوی الیاف فولادی و ناننوسیلیس تحت بارگذاری یکنواخت و دورهای مطابق با پروتکل بارگذاری آزمایشگاهی قرار گرفتند و پس از صحت سنجی با نتایج آزمایشگاهی به منظور بررسی تاثیر پارامترهای مختلف بر رفتار خمشی تیرهای بتن سبک، پارامترهای مختلفی به عنوان متغییر در نظر گرفته شد و تاثیر آنها بر رفتار خمشی تیرها بررسی شد. نتایج حاصل از مدلسازی تیرهای بتن سبک تحت بارگذاری یکنواخت و دورهای تطابق خوبی با نتایج حاصل از آزمایشگاه از جمله مقدار بار حداکثر، جابجایی حداکثر، جذب انرژی، سختی، مقاومت خمشی، الگوی ترک خوردگی و همچنین نوع گسیختگی داشت. با توجه به نتایج حاصل از مدلسازی عددی، تیرهای بتنی حاوی الیاف فولادی و نانوسیلیس عملکرد بهتری در خمش از خود نشان دادند. از جمله میتوان به ظرفیت باربری، کنترل ترک خوردگی و جذب انرژی بیشتر در مقایسه با بتن سبک مسلح فاقد الیاف و نانوسیلیس اشاره کرد. همچنین میتوان از پارامترهای تاثیرگذار بر رفتار تیرهای بتن سبک مسلح حاوی الیاف و نانوسیلیس تحت بارگذاری دورهای به مقاومت کششی و درصد تسلیح کننده، مدول الاستیسیته، انرژی شکست و سخت شدگی کششی اشاره کرد. در نهایت روابطی برای تعیین مقاومت خمشی، سختی اولیه و جذب انرژی تیرهای بتن مسلح سبک مسلح ارائه شده است.

صنعت بازیافت امروزه یکی از راهکارهای ایجاد ارزش افزوده و بهره وری بیشتر در جامعه محسوب میشود. یکی از این منابع بازیافت نخاله های ساختمانی است. باتوجه به آمار نگران کننده از رشد روزافزون زباله های ساختمانی و عواملی نظیر رشد زیرساخت کشورها و همچنین نگرانی های زیست محیطی موجبات افزایش راهکارهای بازیافت بتن به ویژه مصالح بتنی بیشتر گردیده و لزوم استفاده از بازیافت مصالح با کمترین هزینه و بیشترین بهره وری را پررنگتر خواهد کرد.با توجه به مطالعات قبلی ستونهای حاصل از بتن بازیافتی می تواند جایگزین ستونهای معمولی گردد. در این تحقیق رفتار ستونهای با سطح مقطع مربع، مستطیل و دایره ساخته شده تحت اثر بار فشاری محوری با نرمافزار CFRP از بتن بازیافتی و تقویت شده با کامپوزیت اجزا محدود آباکوس شبیه سازی شده است. با تحلیل اجزا محدود به بررسی رفتار ستونهای ساخته شده از بتن بازیافتی پرداخته شد که نتایج تحلیل تطابق خوبی با نتایج آزمایشگاهی داشت. با اطمینان از نتایج و مدلسازی ستونهای مورد بررسی اثر پارامترهای مقاومت فشاری بتن و تعداد لایه های CFRP بر روی ستونها مورد بررسی قرار گرفت. مطالعه پارامتریک ، تاثیر تغییر مقاومت فشاری بتن برای بررسی رفتار ستونهای حاصل از بتن بازیافتی با درصدهای 0 و 30 و 60 و 100 درصد سنگدانه بتن بازیافتی تحت بار فشاری محوری انجام شده است. منحنی بار - تغییر مکان برای بتن با مقاومت فشاری 20، 30، 40 و 50 مگاپاسکال بررسی می شود. نتایج بررسی نشان داد که ظرفیت باربری ستونهای حاصل از بتن بازیافتی تحت بار فشاری، با افزایش مقاومت فشاری بتن افزایش پیدا میکند. به منظور تقویت ستونها از کامپوزیت CFRP با ضخامت و لایه های مختلف استفاده میشود و تاثیر این پارامتر بر رفتار ستون مورد بررسی قرار میگیرد. نتایج تحقیق نشان باعث افزایش مقاومت فشاری و شکل پذیری ستون CFRP میدهد که مقاوم سازی ستون با میشود.

امروزه با توجه به اینکه استفاده از مصالح معدنی رو به افزایش است و خطر کمبود مصالح در آینده نه چندان دور احساس می شود لذا نیاز به بازیافت مصالح بتن استفاده شده به عنوان یک راهکار برای جبران استفاده بی رویه از مصالح معدنی پیشنهاد می شود. باتوجه به اینکه در این تحقیق از بتن سبک سازه ای جهت بازیافت استفاده شده و سنگدانه های سبک سازه ای در مقابل با سنگدانه های معمولی احتمالا با برخی معایب ذاتی در بتن از جمله رفتار ترد و خصوصیات مکانیکی ضعیف تر همراه خواهد بود. با این حال، این ضعف ها را می توان به طور موثر با محصورسازی خارجی بتن با لایه های پلیمری مسلح شده با الیاف FRP بر طرف کرد. برای پیش بینی درست رفتار تنش-کرنش بتن سبک بازیافتی محصور شده با لایه های FRP لازم است که تاثیرات نوع سنگ دانه ی مصرفی، نوع و تعداد لایه های الیاف محصورکننده بر رفتار فشاری بتن سبک را به درستی درک کنیم. در این تحقیق نتایج آزمایشگاهی 24 نمونه ی استوانه ای استاندارد بتن سبک بازیافتی در سنین 28 و 56 روزه ساخته شده با بتن بازیافتی پوکه ی معدنی اسکوریای قروه با محدوده مقاومت فشاری 40-70 مگاپاسکال به منظور بررسی رفتار فشاری و منحنی های تنش-کرنش که توسط صفحات کامپوزیتی از جنس پلیمرهای مسلح شده با الیاف شیشه، موسوم به GFRP که در یک تا سه لایه محصور شده اند، ارائه می شود. نتایج نشان داد بیشترین تاثیر در افزایش مقاومت فشاری بتن سبک بازیافتی اسکریا در سن 28 روزه توسط 3 لایه GFRP با درصد 33.81 و توسط 2 لایه GFRP با درصد 22.94 و توسط 1 لایه GFRP با درصد 19.7 نسبت به نمونه بدون محصورشدگی می باشد. همچنین بیشترین تاثیر در افزایش مقاومت فشاری بتن سبک بازیافتی اسکوریا در سن 56 روزه توسط 3 لایه GFRP با درصد 29.037 و توسط 2 لایه GFRP با درصد 20.437 و توسط 1لایه GFRP با در صد 16.028 نسبت به نمونه بدون محصورشدگی میباشد. به صورت میانگین مقاومت 56روزه نسبت به 28روزه، 2/41 درصد افزایش داشته است.

با توجه به وزن سنگین بتن، کاهش وزن این ماده دارای اهمیت زیادی است. چرا که با کاهش وزن بتن، هزینه های ناشی از ساخت و سازهای بتنی کاهش مییابد. استفاده از پوزولان خاکستر پوسته برنج و جایگزینی آن با قسمتی از سیمان موجود در بتن، یکی از راههای کاهش وزن بتن به شمار میرود. خاکستر پوسته برنج دارای مزایایی همچون افزایش مقاومت فشاری، افزایش مقاوت در برابر ترک خوردگی و افزایش افزایش مقاومت خمشی بتن میباشد. در بسیاری از مواقع، بتن در معرض عوامل مخربی مانند هوازدگی، یخزدگی، حملات کلریدی و سولفاتی قرار دارد که این عوامل باتوجه به مقاومت کششی پایین بتن، موجب ترک خوردگی در بتن میشوند. یکی از جدیدترین راههای ترمیم ترکهای درون بتن، روش خودترمیم مبتنی بر باکتری میباشد. در این روش با استفاده از سویه های باکتری، رسوبات کربنات کلسیم تولید شده و ترکهای درون بتن را پر میکنند. از مزایای این روش میتوان به بهبود خواص مکانیکی و دوام بتن، و همچنین کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری پس از ساخت اشاره کرد. بر اساس مطالب ذکر شده، هدف از انجام این تحقیق، استفاده از خاکستر پوسته برنج و سویه های باکتری به طور هم زمان در بتن، و بررسی تاثیر آنها بر ترمیم ترکهای داخلی بتن میباشد.

تفاوت اصلی بتن سبک وزن با بتن معمولی، این است که در ساخت بتن سبک از مصالح سبکدانه (به جای دانه های طبیعی شن و ماسه) استفاده میگردد. از آنجایی که تولید سیمان، انتشار گاز دی اکسیدکربن را به همراه دارد، استفاده از خاکستر پوسته برنج و جایگزینی آن با درصدی از سیمان موجود در بتن، کمک زیادی به حفظ محیط زیست میکند. همچنین این نوع پوزولان مقاومت فشاری و مقاومت در برابر ترک خوردگی را در بتن افزایش میدهد. با توجه به مقاومت کششی پایین بتن، ایجاد ترک در این ماده امری اجتناب ناپذیر است. با استفاده از روش خودترمیم مبتنی بر باکتری، میتوان ترکهای درون بتن را بدون دخالت نیروی انسانی ترمیم کرد. در این روش باکتریها با فعالیت خود در درون ماتریس بتن، مقادیر زیادی رسوبات کربناتکلسیم تولید کرده و شروع به پر کردن منافذ درون بتن میکنند. با توجه به مطالب گفته شده، در این پژوهش سعی شده است که با استفاده ی همزمان از خاکستر پوسته برنج و باکتری در بتن سبکدانه، ریزترکهای درون ماتریس بتن ترمیم شده و از گسترش آنها جلوگیری شود. در این تحقیق در مجموع 18 عدد نمونه بتنی کنترل و 36 عدد نمونه بتنی باکتریدار جهت انجام آزمایشات مکانیکی و دوام، ساخته شد. همچنین تعدادی نمونه با ابعاد بسیار کوچک برای تصویربرداری با میکروسکوپ الکترونی روبشی تهیه گردید. بر اساس نتایج به دست آمده از این پژوهش، استفاده از سویه های باکتری در بتن سبکدانه حاوی خاکستر پوسته برنج، مقاومتهای فشاری، کششی و خمشی را افزایش میدهد. همچنین نتایج نشان داد که باکتریها با تولید رسوبات کربنات کلسیم، موجب پر شدن منافذ درون بتن و در نتیجه ی آن کاهش جذب آب و نفوذ پذیری بتن میشوند. از دیگر نتایج می توان به افزایش مقاومت در برابر یخبندان در بتن باکتریایی نسبت به بتن کنترل اشاره کرد. در نهایت نتایج تصویربرداری میکروسکوپ الکترونی روبشی و آنالیز EDX نشان داد که سویه های باکتری در تولید رسوباتی از جنس کربنات کلسیم موفق عمل کرده اند. میزان این رسوبات بسیار بیشتر از نمونه های کنترل (بدون باکتری) بود.

بررسی گسترده تر بتن سبک سازه ای با توجه به کاربرد بالای بتن و لزوم سبک سازی سازهها، کاهش زمان ساخت، کاهش هزینه های عملآوری، افزایش ایمنی و بهبود کارایی تجهیزات و با درنظر گرفتن کمبود منابع انرژی و همچنین مزایای متعدد بتن سبک که میتواند این نیازها را در طراحی سازه ها برآورده کند، ضروری است. همچنین برای جبران اثر کاهش خصوصیات مقاومتی و شکست ناگهانی بتن سبک ناشی ازبه کاربردن سبکدانه، میتوان از الیاف فولادی و نانوسیلیس استفاده کرد. بررسی رفتار خمشی تیر به عنوان المانی که در تغییرشکلهای ایجاد شده و یا استهلاک انرژی در سازه نقش مهمی دارد، برای تفسیر رفتار سازهای اعضای بتنی لازم است. بررسی رفتار خمشی اعضای بتن آرمه با دو روش تجربی و شبیهسازی عددی امکانپذیر میباشد. روش تجربی نتایج واقعی در اختیار ما قرار میدهد اما انجام آزمایشهای تجربی فرآیندی زمان بر و لزوم تکرار آزمایشها هزینههای زیادی دارد. روش شبیهسازی عددی برای مدلسازی و تحلیل از روشهای عددی مانند اجزا محدود استفاده میکند، نتایج این روش بدون صحت سنجی با نتایج روش تجربی فاقد اعتبار است. در این تحقیق برای بررسی کامل رفتار خمشی تیر بتن سبک مسلح حاوی درصدهای مختلف الیاف فولادی و نانوسیلیس تحت اثر بارگذاری یکنواخت با نرمافزار اجزا محدودی ATENA شبیهسازی شده است. با تحلیل اجزا محدود به بررسی عددی رفتار خمشی تیرهای بتن مسلح سبک حاوی الیاف فولادی و نانوسیلیس پرداخته شد که نتایج تحلیل عددی تطابق خوبی با نتایج آزمایشگاهی داشت. با اطمینان از صحیح بودن مدلسازی تیر مورد بررسی اثر پارامترهای مختلف )درصد حجمی الیاف فولادی، نسبت طول دهانه به عمق تیر، مقاومت فشاری بتن سبک و عمق تیر( بر پاسخهای تیر )سختی، شکلپذیری، مود خرابی و الگوی ترک خوردگی( بررسی شده است؛ به عبارتی مطالعه پارامتریک انجام گردید. نتایج حاکی از افزایش ظرفیت تحمل بار، شکلپذیری و بهبود الگوی ترک خوردگی در تمام نمونه ها با افزایش درصد حجمی الیاف فولادی بوده است. به علاوه حذف میلگرد برشی تاثیری در رفتار خمشی تیر مورد بررسی ندارد. در رابطه با افزایش مقاومت فشاری بتن سبک ظرفیت تحمل بار تمامی تیرها افزایش و شکلپذیری در تیر بتن سبک و تیر بتن سبک حاوی نانوسیلیس کاهش و در تیر بتن سبک حاوی الیاف فولادی و تیر بتن سبک حاوی الیاف فولادی و نانوسیلیس افزایش یافته است.

ترمیم و مقاوم سازی سازه های ضعیف، که ممکن است به دلیل تغییر آیین نامه های طراحی، ضعف در اجرای سازه ها، افزایش طبقات آن و یا آسیب دیدن ساختمان در اثر عوامل شیمیایی یا فیزیکی باشد یک موضوع مهم و ضروری است. ترمیم خوب کارایی سازه بتنی را افزایش داده و ترمیم ضعیف پس از زمان کوتاهی تخریب شده و باعث صدمه دیدن بتن مجاور نیز میگردد. انتخاب ماده مناسب برای ترمیم بتن آسیب دیده به خصوصیات مواد و رفتار مقطع مرکب تحت شرایط پیش بینی شده بستگی دارد. ناهمخوانی در خصوصیات مصالح از قبیل مقاومت خمشی، مقاومت فشاری، سختی، ضریب خزش، ضریب پواسون، جمع شدگی و غیره بر دوام بتن ترمیم شده تاثیرگذار است؛ این ناهمخوانی ممکن است منجربه جداشدگی در سطح بین بتن اولیه و بتن ترمیم شده و نیز ایجاد ترک یا کرنش کششی اولیه در بتن ترمیمم یافته شود که در نهایت باعث کاهش ظرفیت باربری و دوام سازه بتنی میگردند؛ بنابراین انتخاب ماده مناسب برای ترمیم بتن مطلبی قابل بحث است. برای دست یافتن به یک ترمیم پایدار ضروری است که خصوصیات بتن اولیه و ماده ترمیم هماهنگ باشند. این مسئله تا حدودی تضمین میکند که ماده ترمیم بتواند تمام نیروها و تنشهای ناشی از تغییر حجم مانند جمع شدگی نسبی و یا انبساط در محیطهای خاص را در بازهای از زمان بدون تخریب تحمل کند. از این رو در این تحقیق با بررسی دو نوع مختلف ملات بتنی به توانایی این روش جهت ترمیم ستونها پرداخته شده است که بر اساس نتایج به دست آمده، در نمونه های با مقاومت فشاری ملات یکسان، با افزایش مدول الاستیسیته، شکل پذیری ستون ترمیم شده کاهش یافته، برای نمونه های دارای مشخصات مکانیکی یکسان ملات، با افزایش مقاومت فشاری ملات میزان نیروی تحمل شده توسط مقطع ترمیم افزایش یافته و ستون توانایی تحمل نیروی بیشتری نسبت به حالت غیر آسیب دیده را دارا میباشد.

ازجمله اعضای حیاتی بزرگراهها، پلها را میتوان نام برد. خسارات زمینلرزه به پلها میتواند به شدت جریان ترافیک را مختل کند درنتیجه بر اقتصاد منطقه و نیز واکنشهای اورژانسی پس از زلزله و فعالیتهای بازیابی تاثیر منفی گذارد. بنابراین با وقوع زمینلرزه لازم است که سیستم پل باقی بماند تا سرویسدهی ایمن و قابلاتکای خود را حفظ کند. با توجه به وجود تعداد زیادی از پلهای با تیرورق فولادی در ایالاتمتحده و سایر کشورها بهخصوص در مناطق لرزهخیز، همچنین خمیده بودن بیش از یکسوم آنها، بررسی اثرات انحنا بر آسیبپذیری این دسته از پلها حائز اهمیت میباشد. باوجود اینکه پیشرفت چشمگیری در استفاده از پلهای خمیده افقی با تیرورق فولادی دیده میشود، بیشتر تحقیقات محاسباتی ارزیابی لرزهای بر روی پلهای مستقیم تمرکز کردهاند. این در حالی است که، پلهای خمیده با توجه به ساختار متفاوت روسازه نسبت به سیستم پلهای مستقیم تحت تاثیر تغییر شکلهای توام پیچشی و خمشی قرار میگیرند که میتواند موجب تفاوت اساسی رفتار آنها نسبت به پلهای مستقیم گردد. در این تحقیق مدلهای المان محدود سه بعدی از دو پل سه دهانه با عرشه پیوسته و شاهتیرهای فولادی Iشکل مستقیم و خمیده در افق با استفاده از نرمافزار csibridgeتولیدشدند.تحلیل دینامیکی فزاینده برای هردو نمونه پل در حالت بدون بار ثقلی و همراه با بارثقلی صورت پذیرفت و در نهایت منحنی های شکنندگی قابهای عرضی برای سطح آسیب تسلیم و گسیختگی هر دو نمونه پل ترسیم شد. منحنی های مقایسهای بدست آمده حاکی از آن است که، آسیبپذیری قابهای عرضی در حالت بدون بارگذاری ثقلی پل مستقیم بیشتر از پل خمیده در افق و همچنین در حالت همراه با بارگذاری ثقلی حساسیت شکنندگی قابهای عرضی در پل خمیده در افق در شتابهای پایین بیشتر از پل مستقیم و در شتابهای بالا هردو به احتمال 1رسیده و به سطح شکنندگی میرسند.

انهدام اتصالات تیر به ستون بتن مسلح، شکستی ترد و بدون هشدار دهی قبل از خرابی می باشد و از آنجایی که انهدام ستون و اتصال قبل از انهدام تیر مطلوب نیست، وقوع آن می تواند منجر به خسارات جبران ناپذیری شود. به همین علت، طراحی اتصالات برای مقاومت در برابر نیروهای وارده، مسئله بسیار مهمی است و در محاسبات باید مورد توجه قرار گیرد. با توجه به عدم آگاهی صحیح از ابعاد مختلف بحران زلزله، خسارات متعددی در زلزله های اخیر در سازه ها حادث شده است که اکثر آن ها ضعف در اتصال را نشان می دهد. در این زمینه، کاهش آسیب پذیری ساختمان ها در برابر زلزله در دهه اخیر یکی از مهمترین چالش ها بوده است. در طول 35 سال گذشته، شمار زیادی تحقیقات نظری و تجربی در چند کشور انجام شده است، که منجر به شناسایی ویژگی های مهم رفتار اتصالات شده است. وابستگی شکل پذیری قاب های بتن مسلح به اتصالات آن قابل توجه می باشد. مفهوم شکل پذیری را می توان به عنوان توانایی تحمل بارهای اعمال شده بیش از حد الاستیک، تا مرحله شکست، بدون کاهش قابل توجه ظرفیت باربری تعریف کرد. در بسیاری از تحقیقات قبلی، اتصالات تیر به ستون ساخته شده از بتن با مقاومت معمولی مورد بررسی قرار گرفته است. در سال های اخیر، استفاده از HSC رشد چشمگیری داشته است. ویژگی های اصلی HSC از جمله مقاومت و سختی بالا، بهبود دوام، کاهش خزش و انقباض، مقاومت مناسب در برابر ضربه و سایش می باشند. با این حال، شکل پذیری HSC در مقایسه با بتن معمولی کمتر می باشد. از این رو استفاده از مصالح کامپوزیتی CFRP روش مناسبی جهت مقاوم سازی و در نتیجه افزایش مقاومت خمشی و شکل پذیری اتصالات می باشد. هدف از انجام تحقیق حاضر بررسی مقاومت و شکل پذیری اتصال تیر به ستون ساخته شده از بتن با مقاومت بالا و همچنین بررسی توانایی CFRP در افزایش شکل پذیری و مقاومت این نوع اتصالات می باشد. به همین منظور مطالعه بر روی 24 نمونه اتصال تیر به ستون بتن آرمه انجام گرفته است. اتصالات مطابق با مشخصات دقیق نمونه های آزمایشگاهی، با این تفاوت از HSC به جای بتن با مقاومت معمولی در مدل ها استفاده شده است، در نرم افزار اجزا محدودی آباکوس مدل سازی و تحلیل گردیده است. از سوی دیگر اتصالات مدل سازی شده با HSC، با CFRP تقویت شده و تحلیل و در نهایت مقایسه این دو نتایج با نتایج آزمایشگاهی که از پژوهش های قبل در دسترس بوده، انجام گرفته است. مقایسه های صورت گرفته، افزایش مقاومت اتصالات ساخته شده با بتن پر مقاومت نسبت به اتصالات ساخته شده از بتن با مقاومت معمولی و همچنین تاثیر مناسب CFRP در افزایش شکل پذیری اتصالات تیر به ستون را نشان می دهد.

امروزه بتن سبک با وجود مزایای زیاد، به طور گسترده ای در صنایع ساخت و ساز مورد استفاده است. از طرف دیگر با توجه به این که مشخصات مکانیکی بتن سبک در مقایسه با بتن معمولی نسبتا ضعیفتر میباشد، استفاده از الیاف میتواند باعث بهبود ویژگیهای مکانیکی بتن سبک گردد. در این بین استفاده از الیاف،که با ایجاد خلل و فرجهایی در مخلوط بتن، یکپارچگی ماتریس سیمان را دچار اختلال میکنند و وجود سنگدانه های سبک که متخلخل هستند، باعث ضعف در دوام بتن میشوند. در سالهای اخیر به علت اثرات منفی برخی از روشهای شیمیایی برای کاهش تخلخل بتن، از روشهای بیولوژیکی به عنوان یک استراتژی دوست دار محیط زیست استفاده میشود. باکتریهای تولید کننده ی کلسیم کربنات با پر کردن خلل و فرج بتن باعث ترمیم ترکها و پرکردن منافذ با رسوبات کلسیتی میشوند. در این راستا رسوب کلسیم کربنات ناشی از میکروارگانیسم ها به علت تاثیر بر بهبود کیفیت مصالح ساختمانی در تکنولوژی ساخت و ساز، کاربرد وسیع تری پیدا میکنند. این پژوهش، نتایج یک تحقیق آزمایشگاهی برای سنجش تاثیر رسوبات کلسیم کربنات ناشی از فعالیت چهار سویه ی میکروبی با نام های سپورسارسینا پاستوری، باسیلوس مگاتریوم، سپورسارسینا اوره و باسیلوس لیکنفورمیس با غلظت 107 cell/ml بر روی بتن سبک سازه ای با سنگدانه ی سبک لیکا و الیاف پلی پروپیلن میباشد. برای بررسی تاثیر این باکتریها همراه با الیاف، 3 دسته طرح اختلاط با درصدهای مختلف حجمی الیاف پلی پروپیلن، در نظر گرفته شده است که شامل: 1- نمونه های فاقد الیاف، 2- نمونه های حاوی 0.5% الیاف که تقریبا بهینه ترین حالت می باشد3- نمونه های حاوی 1% حجمی الیاف که پدیده ی گلوله شدگی در آن ایجاد شود. در مجموع 241 نمونه برای آزمایشهای مقاومت فشاری، مقاومت کشش غیر مستقیم، آزمایش مقاومت خمش، درصد جذب آب، آزمایش نفوذناپذیری در برابر آب و آزمایش ذوب و یخ ساخته شد. با مقایسه ی گونه های باکتریایی می توان عنوان نمود، باکتریهای باسیلوس لیکنفورمیس، باسیلوس مگاتریوم، سپورسارسینا پاستوری و سپورسارسینا اوره به ترتیب بهترین عملکرد را در تولید بیشتر رسوب کلسیم کربنات داشته اند و همچنین با پخش یکنواخت الیاف تا حدودی توانسته اند پدیده ی بالینگ را رفع نمایند. نتایج نشان میدهد تاثیر همزمان حضور باکتری و الیاف نتیجه بخش بوده و باعث افزایش مقاومت فشاری، مقاومت کششی و مقاومت خمشی شده است. همچنین باعث کاهش جذب آب و عمق نفوذپذیری نمونه های بتنی نیز گردیده و خرابی نمونه ها را طی سیکلهای ذوب و یخ کاهش داده است. به علاوه ساختار میکروسکوپی نمونه های حاوی باکتری توسط تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت، که بلورهای کلسیم کربنات و جرم باکتری به وضوح در ماتریس بتن قابل مشاهده است. در واقع میتوان گفت رسوبات ناشی از فعالیت باکتریایی با پرکردن منافذ و ایجاد بتنی توپر و متراکم، خصوصیات مکانیکی و دوام بتن را بهبود بخشیده است.

امروزه با پیشرفت تکنولوژی بتن به دنبال ساخت نمونه هایی هستیم که علاوه بر کسب نیازهای مقاومت فشاری و مقاومت در برابر نیروهای جانبی زلزله برای مدت طولانی تری در برابر محیطهای مخرب دوام خود را حفظ کند. استفاده از بتن سبک سازه ای با کسب مقاومت مورد نیاز طراحی و وزن کم آن می تواند به عنوان گزینه ی مناسبی برای اهداف مهندسی سازه مطرح باشد. امروزه کاربرد بتن الیافی به دلیل مزایای آن نسبت به بتن غیر مسلح گسترش فراوانی یافته است .استفاده از بتن مسلح به الیاف در ساخت سازه ها برای بهبود مقاومت خمشی، استحکام کششی و همچنین حالت شکل پذیری بتن بسیار کاربرد دارد. از جمله عیوب چشمگیر بتن سبک الیافی، میزان تخلخل زیاد آن است. به طوری که منافذ موجود در این نوع بتن از جمله مهم ترین عوامل تشدیدکننده ی ضعف دوام و یکپارچگی آن محسوب می شود. بیشترین روشهایی که برای بهبود ویژگیهای این نوع بتن به کار گرفته شده است اساس شیمیایی دارند. با توجه به اثرات منفی برخی از تکنیک های معمول، روش رسوب کربنات باکتریایی به عنوان یک استراتژی جدید و دوستدار محیط زیست؛ به گونه ای که باکتری با ایجاد لایه های کلسیت در بتن باعث ارتقای ویژگیهای مکانیکی و دوام بتن میشود، استفاده کرد. در این تحقیق از 4 نوع باکتری مناسب به عنوان کاتالیست های مبتنی بر شیمی؛ جهت تشکیل کلسیم کربنات در نمونه های بتنی حاوی 0 ، 5 / 0 و 1 درصد الیاف استفاده شده است. درحین ساخت نمونه ها سوسپانسیون باکتری به آب اختلاط آنها اضافه گردید و پس از 28 روز عمل آوری، آزمایش های مقاومت فشاری، مقاومت کششی، مقاومت خمشی، جذب آب، نفوذناپذیری و ذوب و یخبندان روی آنها انجام می دهیم. در نهایت باتوجه به تصویرهای میکروسکوپ الکترونی روبشی از نمونه ها به وضوح بلورهای کلسیت ترشح شده باکتریها در ماتریس بتن مشاهده شده است. نتایج بیانگر آن است که استفاده از باکتری باعث کاهش تخلخل بتن سبک الیافی شده است و بهبود خصوصیات مکانیکی و دوام بتن را به دنبال داشته است.

چکیده: ا ستفاده از تکنولوژی و رویکردهای سازهای جدید و کارآمد در صنعت ساختمان همواره مد نظر مهندسین بوده است. سقف های سازه بخش اعظمی از مصالح را به خود اختصاص میدهد. امروزه سقف های بتن مسلح به دلیل نیاز به کنترل تغییر شکلها و ترکها، بسیار مورد توجه بوده و گاه محدود به دهانه های کوچک می شوند. حال اگر بتوان مقطع سقف های بتنی، به ویژه دال ها و قطعات نیمه پیش ساخته را به نحوی طراحی و اجرا نمود که قادر باشد علاوه بر تامین ضوابط کنترلی، در دهانه های بزرگ نیز مجاز به استفاده باشد و در مقایسه با سقف های مشابه دارای وزن کمتر و قدرت تحمل بار بیشتری باشد، میتوان به شیوه های جدید در تولید و اجرای این گونه سقف ها دست یافت. اساس کار این تحقیق بر پایه ی کاربری سقف های قوسی نوین از دیدگاه هندسه و مصالح جایگزین سقف با بتن سبک به جای مصالح سنتی به جهت افزایش مقاومت باربری و در عین حال سبک سازی میباشد. سقف ساختمان به علت اینکه اولین عضو باربر سازه است دارای اهمیتی ویژه بوده و سهم قابل توجهی در عملکرد مناسب سازه تحت بارهای ثقلی و لرزه ای را دارا میباشد. هدف این پایان نامه بررسی رفتار سازه ای سقف با طرح هندسی قوسی و به صورت طاقی شکل و مقایسه آن با رفتار دال تخت بتنی پیش ساخته به لحاظ میزان مقاومت باربری ثقلی با استفاده از بتن سبک ساخته شده با لیکا و اسکوریا است. در این تحقیق 64 مدل آزمایشگاهی به صورت تخت و قوسی شکل در ابعاد به ترتیب طول دهانه، عرض و ضخا مت 8 × 30 × 100 و 10 × 30 × 100 سانتیمتر و همچنین 8 × 30 × 75 و 10 × 30 × 75 سانتیمتر در آزمایشگاه بتن دانشگاه کردستان ساخته و عمل آوری گردیدند. مدل های موجود به صورت مسلح و غیر مسلح با نوع تسلیح و ابعاد دهانه و ضخامتهای متفاوت ساخته و تحت خمش 3 نقطه ای بارگذاری شدند. طرح هندسی تاثیر قابل توجهی در نحوه ی توزیع تنش در صفحات و بخصوص دالها را دارد. در نمونه های ا سکوریا پانلهای قو سی به میزن 28 در صد و در نمونه های لیکا به میزان 25 در صد نسبت به نمونه های تخت افزایش مقاومت خمشی داشتند. لازم به ذکر است که تسلیح با توری فولادی تاثیر زیادی بر روی مقاومت خمشی نداشته( از 1 تا 9 درصد) اما توری های پلی اتیلنی افزایش قابل قبولی در حدود 12 الی 49 درصد بر روی مقاومت خمشی داشتند. میزان تحمل بار معادل گسترده تمامی پانل ها برای استفاده در سازه های با کاربری مختلف قابل قبول بوده است. لذا بسته به نوع کاربرد، تمامی پانل ها قابلیت بکارگیری در سقف ها را دارند.

تحقق کاهش وزن مخصوص بتن عمدتاً با جایگزینی سنگدانه های سبک با سنگدانه های معمولی است. چنین جایگزینی معمولاً با برخی معایب ذاتی در بتن از جمله رفتار ترد و خصوصیات مکانیکی ضعیف تر همراه خواهدبود. با این حال، این ضعفها را میتوان به طور موثر با محصورسازی خارجی بتن با لایه های پلیمری مسلح شده با الیاف ( FRP ) بر طرف کرد. برای پیش بینی درست رفتار تنش-کرنش بتن سبک محصورشده با لایه های FRP لازم است که تاثیرات نوع سنگدانه ی مصرفی، جنس و تعداد لایه های محصور کننده بر رفتار فشاری بتن سبک را به درستی درک کنیم. در این تحقیق نتایج آزمایشگاهی 24 نمونه ی استوانه ای استاندارد بتن سبک ساخته شده با پوکه ی معدنی اسکوریای قروه با مقاومت فشاری 21 مگاپاسکال و نیز 24 نمونه ی استوانه ای استاندارد بتن سبک ساخته شده با پوکه ی صنعتی لیکا با مقاومت فشاری 32 مگاپاسکال به منظور بررسی رفتار فشاری و منحنی های تنش-کرنش که توسط صفحات کامپوزیتی از جنس پلیمرهای مسلح شده با الیاف کربن، موسوم به CFRP و الیاف شیشه، موسوم به GFRP که در یک تا چهار لایه محصور شده اند، ارائه میشود. همچنین نتایج 18 نمونه ی استاندارد دیگر نیز برای تعیین خصوصیات مکانیکی از جمله مقاومت فشاری، مقاومت کششی، مدول گسیختگی بتن سبک اسکوریا و لیکا محصور نشده، ارائه شده است. نتایج نشان داد درصد افزایش مقاومت فشاری و کرنش محوری نهایی بتن سبک اسکوریا و لیکا برای نمونه های محصور شده در لایه های CFRP نسبت به نمونه های محصورشده در لایه های GFRP بیشتر می باشد. درصد افزایش مقاومت فشاری نمونه های محصورشده در 2 لایه FRP در نمونه های بتن سبک اسکریا و لیکا تقریباً یکسان است این درحالی است که در دیگر لایه ها این درصد متفاوت است. نمونه های بتن سبک اسکوریا رفتار تردتر و در نتیجه کرنش نهایی کمتری در مقایسه با نمونه های بتن سبک لیکا دارند. همچنین استفاده از لایه های CFRP در مقایسه با لایه های GFRP در افزایش ضریب محصور شدگی تاثیر بیشتری دارند.

کاهش وزن سازه از پیشنهادهای موجود جهت سبکتر کردن وزن ساختمان است. بتن سهم عمدهای از وزن سازه را به خود اختصاص داده و یکی از راههای کاهش وزن بتن، استفاده از سبکدانههای طبیعی و مصنوعی بهصورت جایگزینی از سنگدانههای رایج در ساخت بتن است. تحقیقات پیشین اغلب مقاومت پیوستگی بین میلگردهای فولادی یا پلیمری با بتن معمولی یا بتن سبک سازهای ساخته شده با انواع سبکدانههای طبیعی )معدنی( و مصنوعی )صنعتی( را بررسی نمودهاند. مشاهده گردید که مطالعهای برروی مقاومت پیوستگی بین میلگرد پلیمری و بتن سبک سازهای ساخته شده با پومیس، صورت نگرفته است. در این تحقیق رفتار پیوستگی- لغزش میلگردهای GFRP و فولادی و بتن سبک سازهای بررسی شده است. متغیرهای تحقیق حاضر شامل نوع سبکدانه، جنس و قطر میلگردها است. سبکدانهها شامل پومیس، لیکا و اسکوریا و جنس میلگردها از نوع GFRP و فولادی است. قطر میلگردهای مصرفی نیز 8 ، 10 و 12 میلیمتر است. با توجه به نوع سبکدانهها، از سه طرح اختلاط برای ساخت بتن سبک سازهای استفاده شده است. تعداد 9 نمونهی استوانهای و 9 نمونه تیر منشوری به منظور انجام آزمایش مقاومت فشاری و مقاومت خمشی ساخته شد. پس از اطمینان از نتایج آزمایشهای مقاومت فشاری و مقاومت خمشی، 54 نمونه آزمایش بیرونکشیدگی تهیه گردید. مطابق استاندارد ACI 440.3R نمونههای آزمایش بیرون کشیدگی مورد آزمایش قرار گرفته و نتایج به صورت نمودارهای نیرو- لغزش و تنش پیوستگی- لغزش ارائه گردیده است. روابطی نیز برای تخمین تنش پیوستگی بر حسب لغزش و تنش پیوستگی حداکثر بر حسب قطر میلگرد پیشنهاد گردیده است. نتایج کار نشان میدهد که مقاومت پیوستگی میلگردهای فولادی در بتن سبک سازهای بیشتر از مقاومت پیوستگی میلگردهای GFRP است. مقاومت پیوستگی، تنش پیوستگی و سختی اولیه وابسته به نوع بتن است.

معایب موجود در مصالح ساختمانی این نیاز را ایجاد میکند که با استفاده از مصالح جدید این ضعفها پوشش داده شوند. میلگردهای فولادی یکی از پرکاربردترین مصالح در سازههای بتنآرمه میباشد. این میلگردها دارای ضعفهای هستند که ازجمله آن میتوان به خوردگی در شرایط مختلف اشاره کرد. میلگردهای پلیمری باهدف پوشش دادن ضعفهای میلگردهای فولادی امروزه در حال گسترش در سازههای بتنآرمه هستند. وزن پایینتر، مقاومت کششی بالاتر، مقاومت در برابر خوردگی، عایق بودن مغناطیسی، حمل و جابجایی آسان از ویژگیهای مهم میلگردهای پلیمری هستند. میلگردهای پلیمری چندین نوع مختلف دارند. در این تحقیق تجربی انجامشده به شناسایی مقاومت پیوستگی میلگردهای پلیمری با بتن سبک سازهای ساختهشده از سنگدانه سبک و مقایسه آن با میلگردهای فولادی تحت اثر حرارت پرداختهشده میشود. دماهای انتخابشده برای اعمال به 522 و 152 درجهی سانتیگراد میباشد. میلگردهای انتخابشده در سه قطر ، نمونهها دماهای 352 35 و 31 میلیمتر از نوع پلیمری شیشهای ،8 3 و فولادی میباشد. نمونهها در ابعاد مکعبهای 322 در 322 میلیمتری ساختهشدهاند. نمونهها به مدت 58 روز عملآوری به مدت 1 ساعت در دماهای انتخابشده تحت حرارت قرارگرفتهاند. برای به دست آوردن مقاومت پیوستگی میلگردها با بتن سبک سازهای از آزمایش بیرون کشیدگی 5 استفادهشده است. علاوه بر مقاومت پیوستگی، لغزش میلگردها با استفاده از دستگاه LVDT نیز محاسبهشده است. نتایج نشان میدهد که در همهی دماها مقاومت پیوستگی میلگردهای فولادی بیشتر از میلگردهای پلیمری میباشد. با افزایش دما مقاومت پیوستگی میلگردهای پلیمری افت بیشتری نسبت به میلگردهای فولادی دارند. در دمای 152 درجهی سانتیگراد میلگردهای پلیمری 13 درصد مقاومت پیوستگی خود را از دستداده اند در حالی که میلگردهای فولادی 13 درصد مقاومت پیوستگی خود را از دستدادهاند. میتوان نتیجه گرفت که در شرایطی که سازههای ساخته شده در مواجه با حرارت هستند استفاده از میلگردههای فولادی ارجحتر میباشد.

یکی از مشکلات اساسی میلگردهای فولادی در بتن، خوردگی میلگردها در محیطهای خورنده و سولفاتی است. روشهای مختلفی برای مقابله با خوردگی میلگردهای فولادی در بتن استفاده شده است، که از مهمترین آنها میتوان به میلگردهای پلیمری اشاره کرد. میلگردهای پلیمری جایگزین خوبی برای میلگردهای فولادی در محیطهای خورنده و همچنین محیطهای نمکی و قلیایی هستند. این مواد ترکیبی از الیاف و مواد چسباننده هستند. وزن مخصوص به مراتب پایینتر، مقاومت کششی بالاتر، عایق حرارتی و مغناطیسی میلگردهای پلیمری نسبت به فولادی باعث شده که جایگزین مناسبی برای میلگردهای فولادی باشند. اساس عملکرد مرکب بتن و میلگرد و تشکیل یک عضو بتن آرمه، بر پیوستگی کامل بین میلگرد و بتن استوار است. ایفای نقش عنصر کششی توسط میلگرد و جبران ضعف مقاومت بتن تحت کشش، فقط در صورتی امکان پذیر است، که پیوستگی کامل بین بتن و میلگرد وجود داشته باشد. در این تحقیق به بررسی رفتار پیوستگی میلگردهای پلیمری و فولادی در بتن سبک سازهای پرداخته شده است. از آزمایش بیرون کشیدگی میلگرد برای محاسبه مقاومت پیوستگی میلگرد استفاده شده. پوکه مصرفی برای ساخت بتن سبک سازهای پوکه معدنی اسکوریا قروه است. پارامترهای متغیر و اصلی این آزمایش قطر میلگرد و نوع میلگرد است، که بعد از ساخت و عملآوری توسط دستگاه یونیورسال مورد آزمایش قرار گرفتهاند. نتایج آزمایش نشان داده است، که با افزایش قطر میلگرد، نیروی لازم برای بیرون کشیدن میلگرد، افزایش پیدا خواهد کرد و همچنین مقاومت پیوستگی میلگردکاهش پیدا میکند. مقاومت پیوستگی میلگردهای پلیمری نسبت به میلگردهای فولادی مقدار کمتری را نشان میدهد. همچنین با افزایش قطر میلگرد شاهد کاهش مقدار لغزش میلگرد در بتن هستیم، که مقدار لغزش میلگردهای پلیمری نسبت به فولادی بیشتر خواهد بود. و همچنین مقاومت پیوستگی در بتن سبک از بتن معمولی کمتر است که جهت افزایش مقاومت پیوستگی در بتن سبک میتوان تمهیداتی از جمله استفاده از میلگرد با قطر کمتر را در نظر گرفت.

در سال های گذشته، اساساً روش های تحلیل و طراحی سازه های بتنی بر مبنای تحلیل الاستیک بودند و روابط تجربی بر مبنای مجموعه داده های آزمایشگاهی توسعه یافتند. در بسیاری از موارد استفاده از نمونه های آزمایشگاهی برای ارزیابی سازه ها سخت و پیچیده است، یا از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست و یا اینکه اساساً ساخت نمونه ها از نظر فیزیکی غیرممکن است. با استفاده از روش اجزاء محدود، ویژگی های تغییر شکل و شکست سازه های بتنی می توانند با دقت ارزیابی شوند. استفاده از پلاستیسیته در مواد بتنی به منظور پیش بینی رفتار دقیق مصالح به علت شرایط مختلف بارگذاری ضروری است. تعدادی از سطوح تسلیم طی سال های اخیر توسعه یافته اند. این سطوح از نظر شکل پوش تسلیم در فضای تنش اصلی و از نظر تعداد پارامترهای استفاده شده مدل برای توصیف تابع تسلیم با یکدیگر متفاوت هستند. هدف اصلی این پژوهش بررسی مدل های مشخصه بتن بر مبنای پلاستیسیته بر دقت نتایج تحلیل غیرخطی مصالحی پانل های بتن مسلح توسط روش اجزاء محدود و نیز توسعه یک مدل اجزاء محدود غیرخطی برای مدل های مشخصه بر مبنای تئوری پلاستیسیته و پیاده سازی آن ها در محیط برنامه MATLAB، جهت تحلیل غیرخطی مصالحی دوبعدی پانل های بتن مسلح تحت اثر بارهای یکنواخت و نیز تشریح و مقایسه مدل های کلاسیک پلاستیسیته در مقاومت معمولی و مقاومت بالای بتن می باشد. برای در نظر گرفتن رفتار غیرخطی مصالح در تحلیل از مدل های پلاستیسیته کلاسیک استفاده شده است. در تحلیل اجزاء محدود ترک خوردگی و گسترش آن به وسیله مدل ترک پخش شونده، اثرات آرماتور به صورت مدل پخش شده و از المان های آیزوپارامتریک چهار گرهی، سخت شوندگی آیزوتروپیک و همچنین از روش تکراری نیوتن رافسون برای حل معادلات غیرخطی استفاده شده است. جهت صحت سنجی نتایج حاصل از برنامه، چند نمونه پانل که نتایج آن ها از پژوهش های تجربی در دسترس بوده است در محیط برنامه MATLAB و نیز نرم افزار ABAQUS مدل سازی شده و با نتایج واقعی مقایسه شده اند. نتایج به دست آمده نشان می دهد همبستگی خوبی بین جواب های به دست آمده از برنامه MATLAB با نرم افزار ABAQUS وجود دارد. با توجه به هدف پژوهش، از میان چهار معیار تسلیم مورد بررسی در این پژوهش، معیار تسلیم دراکر- پراگر بیشترین تطابق و معیار تسلیم ترسکا کمترین هماهنگی را با نتایج آزمایشگاهی برای بتن معمولی و پر م

کاربرد بتن سبک سازه ای با توجه به مزایای متعدد آن و لزوم سبک سازی ساختمان ها ضرورت زیادی دارد. استفاده از مواد تقویت کننده و الیاف برای جبران اثر کاهش مقاومت ناشی از بکاربردن سبکدانه و جلوگیری از شکست ناگهانی بتن، می تواند به توانمندی بتن سبک بیانجامد. بتن به عنوان ماده ای ناهمگن و ترکیبی با فولاد در سازه ها، دارای رفتار بسیار پیچیده ای می باشد. اعضا خمشی در تغییرشکل های ایجاد شده و یا استهلاک انرژی قابل استحصال در سازه نقش مهمی دارند. لذا با بررسی رفتار خمشی یک المان سازه ای از جمله تیر می توان به تفسیر رفتار سازه ای اعضای بتنی پرداخت. در این تحقیق برای بهبود خواص و زمینه سازی کاربرد بتن سبکدانه در سازه ها، رفتار خمشی تیرهای بتن مسلح سبک حاوی الیاف فولادی و پوزولان تقویت کننده نانوسیلیس بصورت تک و ترکیبی تحت اثر بارگذاری یکنواخت و چرخه ای مورد آزمایش و مقایسه قرار گرفته است. ظرفیت خمشی، سختی، ضریب شکل پذیری، جذب انرژی و الگوی ترک خوردگی از ویژگی های رفتار خمشی مورد بررسی در این تحقیق می باشند. مواد تشکیل دهنده بتن و نوع بارگذاری از پارامترهای موثر بر رفتار سازه ای اعضای بتن مسلح می باشد. لذا برای تعیین خصوصیات رفتاری بتن سبکدانه حاوی نانوسیلیس و الیاف فولادی، بررسی های آزمایشگاهی در خصوص خصوصیات مکانیکی این نوع بتن شامل مقاومت های فشاری، کششی و خمشی، مدول الاستیسیته و منحنی تنش-کرنش فشاری و کششی صورت گرفته است. نتایج نشان می دهد افزودن الیاف فولادی تاثیر چندانی بر بهبود مقاومت فشاری و مدول الاستیسیته بتن سبک نداشته ولی مقاومت خمشی و کششی را تحت تاثیر قرار داده است. بیشترین تاثیر نانوسیلیس (با مقدار بهینه 3 درصد وزن سیمان) در افزایش مقاومت فشاری بتن سبک می باشد و افزودن آن به نمونه حاوی الیاف فولادی باعث بهبود رفتار کلی بتن سبک شده است. با افزودن درصد بهینه نانوسیلیس، الیاف فولادی، و ترکیب نانوسیلیس با الیاف فولادی مقاومت خمشی حداکثر تیر بتن مسلح سبک به ترتیب به میزان 3.9، 13.2 و 19.8 درصد تحت بار یکنواخت و به میزان حدود 1.7، 15.9 و 20.6 درصد تحت بارچرخه ای افزایش داشته است. افزودن نانوسیلیس به تیر دارای الیاف فولادی باعث بهبود تاثیر الیاف بر عملکرد سازه ای بتن در ناحیه تغییرمکان های غیر الاستیک شده است بطوریکه شکل پذیری و جذب انرژی به ترتیب به میزان 49.9% و 44.6% ا

پلیمرهای مسلح به الیاف کربنی (CFRP) به طور گسترده ای برای افزایش مقاومت و شکل پذیری ستون های بتن آرمه استفاده می شود، با این حال، نیاز به یک شناخت بهتر رفتار ستون های بتنی پر مقاومت تقویت شده با CFRP مورد نیاز می باشد. این تحقیق به روش شبیه سازی عددی به بررسی عملکرد ستون های بتن آرمه پرمقاومت محصور شده با CFRP تحت بار گذاری محوری می پردازد. برای بدست آوردن موثر ترین روش در افزایش مقاومت و شکل پذیری ستون ها از روش تحلیل المان محدود غیر خطی (NLFEA) استفاده شده است. در این تحقیق پانزده نمونه ستون به روش المان محدود غیر خطی مدل شده اند. همچنین برای صحت سنجی نتایج به دست امده از تحلیل اجزا محدود، با داده های تجربی مقایسه شده است. پارامترهای مختلف مانند ضخامت ورق، شعاع گوشه و نسبت ابعاد در نظر گرفته شدند. اثرات این پارامترها بر منحنی نیرو تغییر شکل و تغییرات کرنش های محوری مورد مطالعه قرار گرفته است. بررسی عددی انجام شده نشان می دهد که تقویت یک ستون بتن آرمه با مقطع مربعی توسط ورق های CFRP منجر به افزایش قابل توجه مقاومت و شکل پذیری ستون در برابر بارهای محوری می شود.

کامپوزیت پلیمرهای مسلح به الیاف کربن (CFRP) با موفقیت برای تقویت و بهسازی اعضای بتن مسلح ( RC ) و دیگر عناصر سازه ای به منظور افزایش ظرفیت باربری آنها مورد استفاده قرار گرفته اند. این مطالعه مقاومت و شکل پذیری تیرهای با بتن پرمقاومت ( HSC ) تقویت شده با ورق پلیمری تقویت شده فیبر کربن ( CFRP ) را مورد بررسی قرار می دهد. یک کار آزمایشی از تحقیقات قبلی به منظور انجام مطالعه عددی به روش تحلیل اجزای محدود و با استفاده از نرم افزار ABAQUS انجام شد. در این کار، برنامه ABAQUS مورد استفاده قرار گرفت زیرا از مزایای عمده این نرم افزار انعطاف پذیری اجرای، بازنگری، تجزیه و تحلیل مدل وکسب نتایج است.جزئیات و اطلاعات مورد نیاز مانند خواص مواد از کار آزمایشی به منظور ایجاد مدل عنصر محدود برای تیرها به دست آمد. سه مدل تیرهای تست شده که براساس توزیع بار انحراف بدست آمده از مطالعه عددی حاصل شده و با نتایج تجربی همخوانی خوبی داشتند، تایید شده اند. پس از آن با استفاده از برنامه ABAQUS ، مطالعه پارامتریک برای بررسی شکست در یازده تیر بتنی تقویت شده با ورق های مختلف CFRP انجام شده است. تاثیر چندین پارامتر مانند طول، تعداد لایه و نوع مهار CFRP مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که زمانی که تیرهای تقویت شده با صفحات CFRP بدون پیچ و تاب های خارجی وبا مهار های خارجی مناسب طراحی شده استفاده شود، هر دو انحراف و جذب انرژی به شدت کاهش می یابد ؛ هرچند شکل پذیری تیر تقویت شده را نمی توان به سطح اصلی آن بازگرداند. در آخر، پیشنهادات برای پژوهش های آینده ارائه شده است.

در این پایان نامه، نتایج یک تحقیق آزمایشگاهی برای تعیین نمودارهای تنش برشی-لغزش بتن سبک سازه ای حاوی الیاف فولادی و نانوسیلیس و اثر ترکیب بهینه، در عرض ترک های ثابت برای بررسی عملکرد قفل و بست سنگدانه ای ارائه شده است. همچنین، تاثیر الیاف فولادی و نانوسیلیس با درصدهای مختلف بر روی مقاومت فشاری بتن سبک سازه ای نیز بررسی شد. در این تحقیق ریزدانه و درشت دانه از نوع اسکوریا قروه بوده است. برای رسیدن به اهداف تحقیق، مقادیر 0.75%، 1% و 1.25% الیاف فولادی بر حسب حجم نمونه و مقادیر 2%، 3% و 4% نانوسیلیس برحسب حجم وزنی سیمان مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش مقادیر الیاف فولادی، مقاومت فشاری نیز افزایش می یابد ولی برای نانوسیلیس تا 3 درصد روند افزایشی داشته و از آن به بعد روند کاهشی پیدا می کند. همچنین نتایج آزمایشگاهی بررسی رفتار برشی بتن سبک سازه ای حاوی الیاف فولادی حاکی از آن بود که تنش برشی منتقل شده در بین سنگدانه ها در صفحه ی برش با افزایش درصد الیاف فولادی در عرض ترک های ثابت افزایش می یابد و بالتبع لغزش ناشی از تنش برشی کاهش می یابد. برای نانوسیلیس 3 درصد، چون چسبندگی بین ملات و سنگدانه در بهترین حالت خود قرار دارد، تنش برشی بهتری را در صفحه ی برش ترک انتقال می دهد. تنش برشی در نمونه های حاوی نانوسیلیس به دلیل سطوح صاف ترک نسبت به الیاف فولادی کاهش می یابد. دلیل این است که مقاومت ملات از سنگدانه بیشتر می شود و ترک از سنگدانه عبور می کند و اثر قفل و بست سنگدانه ای کاهش می یابد. همچنین اثر ترکیب بهینه ی نانوسیلیس 3 درصد و الیاف 1 درصد باعث بهبود انتقال تنش برشی نسبت به نانوسیلیس 3 درصد شد. و تمایل به سمت سختی برشی الیاف فولادی 1 درصد به دلیل حضور الیاف در عرض ترک های ثابت افزایش یافت.

در این تحقیق به صورت آزمایشگاهی سعی در بررسی عملکرد قفل و بست سنگدانه ای در بتن فوق توانمند شده است. متغییر اصلی در این مطالعه عرض ترک است و جابجایی برشی صفحات ترک و تنش برشی به عنوان توابع وابسته محاسبه شده اند. تعداد 75 نمونه آزمایشگاهی با شکل هندسی خاص به منظور تامین شرایط آزمایش برشی، مورد آزمایش قرار گرفتند. این آزمایش به صورت عرض ترک ثابت انجام شده و رفتار ترک در عرض ترکهای مختلف مورد مطالعه قرار گرفته است. هدف اصلی این تحقیق رسیدن به نمودار پاسخ بتن در عرض ترکهای مختلف و بررسی عملکرد قفل و بست سنگدانه ای در بتن فوق توانمند بوده است.که در نهایت با توجه به تغییرات درصد میکروسیلیس شاهد تغییر در سختی برشی نمونه ترک خورده می باشیم.

توسعه ی سازه های ساختمانی و پیچیدگی آن ها نیازمند تحقیقات بیشتر می باشد. هدف از انجام تحقیق حاضر، بررسی رفتار بتن سبک سازه ای تحت اثر آزمایش برش می باشد. از 60 نمونه از نوع Push-off از پیش ترک خورده در این تحقیق آزمایشگاهی استفاده شده است. از پوکه ی معدن اسکوریای قروه استفاده شد. از بین سه مکانیزم شناخته شده برای انتقال برش، مکانیزم قفل و بست سنگدانه ای انتخاب شد، در این تحقیق تاثیر مکانیزم های اثر زبانه ای و برش اصطکاکی در نظر گرفته نشده است. پارامتر و متغیر اصلی این تحقیق، عرض ترک می باشد. جابجایی برشی صفحات ترک (لغزش)، تنش برشی و کرنش از پارامترهای وابسته هستند. پس از ساخت و عمل آوری نمونه ها، آنها در دستگاه جک بتن شکن فشاری قرار داده شده و با استفاده از ورق های فولادی تحت آزمایش برش مستقیم قرار گرفتند. نتایج آزمایش ها نشان دادند که عملکرد قفل و بست سنگدانه ای در عرض ترک های 0.6 تا 1 میلی متر بیشترین تاثیر را بر روی مقاومت برشی و شیب نمودار داشته است. همچنین مشاهده گردید که افزایش در مقدار عرض ترک نیز سبب افزایش در حداکثر مقدار لغزش می شود.

تعدادی از اعضای سازه ای بتن آرمه به دو قسمت نواحی تیر مانند و نواحی ناپیوستگی تقسیم بندی می شوند که در نواحی ناپیوستگی نمی توان از فرض برنولی و توزیع خطی کرنش ها استفاده کرد، بنابراین به منظور بررسی رفتار این نواحی از اعضای بتن آرمه از روش های آزمایشگاهی و روش های اجزا محدودی غیرخطی استفاده می شود. تحلیل اجزا محدود غیر خطی با وجود کارایی زیاد در پیش بینی رفتار نواحی ناپیوستگی و طراحی آنها روش پیچیده و زمان بری است و همچنین روش های آزمایشگاهی پرهزینه می باشند، از این رو استفاده از روش های ساده تری برای تحلیل و طراحی این نواحی ضرورری به نظرمی رسد. یکی از این روش ها Strut and Tie Model است که بر پایه قضیه کران تحتانی تئوری پلاستیسیته ارائه شده است. هدف از انجام این تحقیق بررسی امکان تحلیل STM اتصال تیر به ستون بتن آرمه تحت بارهای دوره ای، قابلیت STM در ارائه جواب های منطقی و سازگار با پاسخ واقعی اتصال تیر به ستون و قابلیت STM در پیش بینی ظرفیت باربری می باشد. برای این منظور مطالعه بر روی 10 نمونه اتصال تیر به ستون بتن آرمه یک طرفه و دوطرفه انجام گرفته است. تمامی نمونه ها تحت اثر بارهای دوره ای قرار دارند. نتایج مورد بحث شامل ظرفیت باربری و تغییر مکان متناظر با آن در اتصالات موردنظر می-باشد. اتصالات تیر به ستون بتنی 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 اتصالات با مشخصات دقیق نمونه های آزمایشگاهی در نرم افزار آباکوس مدل سازی و تحلیل شده و نهایتا نتایج آزمایشگاهی که از پژوهش های قبل در دسترس بوده، با نتایج تحلیل مدل خرپایی و نتایج مدل تحلیل اجزا محدودی مقایسه شده است. نتایج بدست آمده همبستگی مناسبی بین نتایج بدست آمده از تحلیل مدل خرپایی، تحلیل اجزا محدودی و نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد. در تحلیل مدل خرپایی اتصالات بتنی تحت بار های دوره ای ، ظرفیت باربری نهایی و تغییر مکان متناظر با آن ها نزدیک به نتایج آزمایشگاهی بدست آمده و توانایی مدل خرپایی در تحلیل اتصالات بتنی را نشان می دهد.

مزایای ذاتی دال ها سبب کاربرد زیاد این نوع سازه بعنوان پوشش سقف شده است؛ در این بین بنا به دلایلی نظیر تغییرکاربری، محدودیت های معماری و غیره از بازشو در سطح دال استفاده می شود. توسعه علم و تکنولوژی و استفاده از فن آوری های نوین جهت سبک سازی از جمله علوم شیمی و پلیمری، منجر به استفاده از حباب های پلاستیکی کروی در دال های بتن آرمه شده است؛ که با ایجاد حفره های توخالی در بخش هایی از دال بتنی موجب کاهش وزن آن شده اند. در این تحقیق به بررسی صلبیت جانبی دال های حبابی بتن مسلح و همچنین ارزیابی تاثیر قرارگیری بازشو در این دال ها پرداخته می شود. بعلاوه سعی می شود تاثیرگذاری ابعاد بازشوی ایجاد شده نیز مورد بررسی قرار گیرد. پس از صحت سنجی نرم افزار و اطمینان از صحت پاسخ های بدست آمده، مدل های مختلف دال بتنی مدلسازی و تحلیل شد. در این میان به منظور بررسی پاسخ دال های حبابی به عنوان دیافراگم، یک نمونه دال بتنی معمولی و یک نمونه دال بتنی حبابی که از تمامی جهات به یکدیگر شبیه هستند، مدلسازی گردید. دیافراگم عنصر سازه ای صفحه ای شکل افقی است که بارهای جانبی را با عملکرد درون صفحه ای به سیستم های قائم باربر جانبی منتقل می نماید. به منظور بررسی تاثیر وجود بازشو بر صلبیت دال بتنی حبابی، از سه مساحت مختلف بازشوی مربعی در مرکز دال بهره برده شد. بعلاوه، مقاومت فشاری بتن دال نیز می تواند عاملی تاثیر گذار بر رفتار دال ها باشد، به همین جهت، تاثیر این پارامتر نیز مورد بررسی قرار گرفت. مشاهده شد که با افزایش مقاومت فشاری بتن دال بر ظرفیت تغییرمکان و صلبیت سقف افزوده می شود. همچنین، با افزایش نسبت ابعاد بازشو، از تغییرمکان جانبی دال کاسته می شود.

تحلیل و طراحی انواع مختلف سازههای عمرانی بر اساس عملکرد و مبتنی بر نظریه ی قابلیت اعتماد، به دلیل ماهیت تصادفی پارامترهای سازه ای درچند سال اخیر به صورت گسترده مورد توجه محققان قرارگرفته است. این نظریه به عنوان شاخه ای از تئوری عمومی احتمالات، دارای چارچوبی منطقی است که با احتساب و تجزیه و تحلیل عدم قطعیت های ناشی از طبیعت آماری مسائل مهندسی با استفاده از روش های عددی، امکان ارزیابی عملکرد و ایمنی یک سیستم سازه ای را فراهم می سازد. در این میان، روش های عددی از جمله روش اجزا محدود تصادفی نقش به سزایی در مکانیک محاسباتی تصادفی دارند. این روش در واقع بسطی از روشهای اجزا محدود کلاسیک با ماهیت تصادفی می باشد که برای کمی سازی عدم قطعیت یک مسئله به کار می رود و خروجی را به صورت شاخصهای آماری همچون مقدار متوسط، انحراف معیار و توزیع احتمالاتی پاسخ بیان می کند.در این پایان نامه، قابلیت اعتماد دیوارهای برشی بتن آرمه براساس نتایج تحلیل اجزا محدود غیرخطی تصادفی تحت بارگذاری یکنواخت و دوره ای ارزیابی شده است. جهت برآورد احتمال وقوع خرابی بر اساس تحلیل اجزا محدود تصادفی روش های متفاوتی وجود دارد .در این مطالعه روش مونت کارلو به عنوان یکی از موثرترین روش ها در شبیه سازی استفاده شده است. در ارزیابی قابلیت اعتماد دیوارهای برشی، پارامترهای مرتبط با خصوصیات مصالح بتنی، میلگردهای فولادی و بارگذاری بصورت تصادفی با توزیع های احتمالاتی نرمال و غیرنرمال در نظرگرفته شده و نتایج در سطوح عملکرد ایمنی جانی و آستانه ی فروریزش بدست آمده است. همچنین ضریب کاهش مقاومت بر اساس شاخص قابلیت اعتماد بدست آمده برای دیوارهای مورد مطالعه، پیشنهاد شده است. در ادامه تحلیل حساسیت پارامترهای تصادفی به منظور بررسی میزان تاثیر پارامترهای مختلف بر روی منحنی پاسخ بارجانبی-تغییرمکان دیوارهای بتن آرمه، ارائه شده است. بر اساس نتایج بدست آمده در این پایان نامه، بیشترین میزان حساسیت منحنی پاسخ، از میان پارامترهای تصادفی، مربوط به بارگذاری است. همچنین نتایج بدست آمده نشان می دهد که حساسیت منحنی پاسخ نسبت به بار جانبی بیشتر از بار مرده و زنده می باشد.

بتن سبک سازه ای از جمله مصالحی است که بار مرده و نیروهای لرزه ای وارد بر ساختمان ها را کاهش دهد. علاوه بر ان می تواند موجب کاهش ابعاد مقطع و کاهش هزینه های ساخت سازه شود. در مقابل رفتار ترکیبی ان با آرماتورها نسبتا پیچیده بوده و برای این منظور استفاده از نانو سیلیس و الیاف فولادی در بهبودی ویژگی های بتن و مطالعه این رفتار در شرایط مختلف بارگذاری موثر خواهد بود. در این مطالعات رفتار کششی بتن در مقابل اتش سوزی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور تحقیقات آزمایشگاهی بررسی اثر دما بر منحنی تنش کرنش بتن حاوی نانو سیلیس و الیاف فولادی تحت اثر بارگذاری کششی یکنواخت با سرعت ثابت در دماهای 25، 100، 200، ، 400، 600، 800 درجه سانتی گراد بررسی شده است. مصالح سنگی استفاده شده در این بتن از نوع پوکه معدنی اسکریای قروه بوده و الیاف فولادی از دو نوع صاف دو سر قلاب و موجدار به میزان یک درصد و نانو سیلیس به میزان 3 درصد بوده است. در این تحقیق با بررسی نمونه های مرجع حاوی الیاف فولادی و طرح بهینه حاوی نانو سیلیس و طرح بهینه حاوی الیاف فولادی و طرح بهینه حاوی هر دو نوع الیاف استفاده شده است. نتایج تحقیق نشان می دهد که در تمام حالات با فزایش دما تا محدوده 600 درجه سانتی گراد مقاومت کششی روندی کاهشی داشته است.

در این پایان نامه، نتایج یک تحقیق آزمایشگاهی به صورت تجربی بوده و به بررسی اثرات دما بر منحنی تنش -کرنش بتن سبک حاوی نانوسیلیس و الیاف فولادی تحت بارگذاری فشاری یکنواخت با سرعت ثابت در دماهای (C◦800- C◦600- C◦400- C◦200- C◦25) پرداخته شده. همچنین در این تحقیق به بررسی خصوصیات مکانیکی در دماهای فوق الذکرنیز پرداخته شده است .مصالح سنگی استفاده شده در این نوع بتن پوکه ی معدنی از نوع اسکریای قروه می باشد و الیاف فولادی مصرفی دو نوع الیاف صاف دو سر قلاب و موجدار (سینوسی) به میزان 1% و نانوسیلیس مصرفی نیز به میزان 3 % بوده است. در این تحقیق با بررسی نمونه های مرجع (S)، حاوی الیاف فولادی (طرح بهینه (SF))، حاوی نانوسیلیس (طرح بهینه (SN))، حاوی الیاف فولادی و نانوسیلیس (طرح بهینه (SNF)).آزمایش ها برروی نمونه های استوانه ای(cm30×15) و منشوری(cm10×10×40) بر اساس استاندارد ASTM انجام شده. نرخ افزایش دمای کوره به صورت تقریبی 20 در نظر گرفته شده. برای سرد کردن نمونه ها اجازه می دهیم نمونه ها به آرامی و در دمای محیط سرد شوند. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد مقاومت پسماند فشاری، کششی وخمشی پسماند با افزایش دما به شدت کاهش می یابد. نمونه های حاوی الیاف از دمای (C◦600( به بالا در اثر اختلاف انبساط حرارتی الیاف و بتن، داخل کوره دچارتخریب و در آن پدیده Spalling یا پوسته شدگی رخ داده. در نمونه های حاوی نانوسیلیس با توجه به کاهش نفوذ پذیری آن ها، با افزایش حرارت فشار بخار عمده ای در بتن ایجاد گردیده که منجر به ترکیدن و انفجار بتن شده. با رسم منحنی های تنش-کرنش نتایج حاصل از بارگذاری ها را با هم مقایسه نموده. به عنوان هدف اصلی تحقیق، پارامترهای موثربر منحنی تنش-کرنش تحت بار بارگذاری فشاری یکنواخت با سرعت ثابت در دما های مختلف بر رسی شد.

امروزه بتن آرمه یکی از مهمترین و پرمصرف ترین مصالح ساختمانی است که به طور گسترده در انواع مختلف سازه های مهندسی استفاده میگردد. اقتصاد طرح، کارایی، مقاومت و سختی بتن آرمه، آن را تبدیل به یک ماده اصلی برای محدوده ی وسیعی از کاربردهای مهندسی نموده است. لذا نیاز به بررسی عملکرد و شناخت رفتار سازه های بتن آرمه، به دلیل ا ستفاده روزافزون از آنها بیش از پیش احساس می شود، به همین دلیل برای دستیابی به نتایجی دقیق و واقعی تر از رفتار آنها به تحلیل غیرخطی نیازمندیم. یکی از روشهای مناسب جهت تحلیل غیرخطی شبیه سازی کامپیوتری به وسیله روش های عددی می باشد که محدودیت نمونه سازی آزمایشگاهی را ندارد؛ اما درستی نتایج وابسته به روشها، فرضیات فرمول بندی و مدل های رفتاری غیرخطی بکار گرفته شده برای مصالح است. از این رو هدف این پژوهش، پیاده سازی برنامه ای در محیط برنامه matlab به وسیله توسعه ی کدهای محاسباتی، جهت تحلیل غیرخطی مصالحی پانل و تیرهای بتن آرمه تحت اثر بارهای یکنواخت و تشریح مدلهای رفتاری مختلف و مقایسه آنها می باشد. برای در نظر گرفتن رفتار غیرخطی مصالح در تحلیل از مدل های هیپو الاستیسیته ای استفاده شده است که رفتار بتن را در دو حالت ترک نخورده و ترک خورده به صورت مجزا نشان میدهد و تلاش بر این بوده تا ضامن تشریح روش های موجود، منا سب ترین و موثرترین مدل و روش انتخاب شود. چهارچوب تئوری بر اساس تئوری میدان فشاری ا صلاح شده می باشد و در تحلیل اجزاء محدود ترک خوردگی و گسترش آن به وسیله مدل ترک پخش شده، اثرات آرماتور به صورت مدل پخش شده و از المانهای ایزوپارامتریک چهار و هشت گرهی و همچنین از روش نمویی تکراری نیوتن – رافسون برای حل معادلات غیرخطی استفاده شده است. جهت صحت سنجی نتایج حاصل از برنامه، چند نمونه پانل و تیرهای بتن آرمه که نتایج آنها از پژوهشهای قبل در دسترس بوده، در محیط برنامه مدل سازی شده و نتایج حا صل از برنامه با نتایج واقعی مقایسه شده است. نتایج به دست آمده همبستگی خوبی بین جوابهای به دست آمده از تحلیل اجزاء محدودی و نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد. با توجه به هدف پژوهش و مقایسه مدل های رفتاری مختلف میتوان نتیجه گرفت که برای بتن های معمولی رفتار بتن در فشار را میتوان با استفاده از رابطه هاگنستاد و درکشش برای در نظرگرفتن سخت شدگی کششی از روابط ارائه شده در تئوری میدان فشا

با توجه با توجه به استفاده روز افزون از سازه های بتنی به واسطه دوام مناسب و اقتصادی بودن آنها و نیاز به در اختیار داشتن اطلاعاتی مانند ظرفیت باربری، شکل پذیری و مود خرابی در این نوع سازه ها؛ به نتایجی دقیق و واقعی تر از رفتار آن ها نیازمندیم. برای دست یافتن به این نتایج روشهای عددی و شبیه سازی رایانه ای، به دلیل کم هزینه بودن و عدم محدودیت در مدل سازی میتواند گزینه ای مناسب جهت تحلیل دقیق این سازه ها باشد. در پایان نامه حاضر هدف تحلیل رفتار غیرخطی هندسی دوبعدی تیرهای بتن آرمه تحت اثر بارهای یکنواخت به روش اجزاء محدود میباشد که برای این کار برنامه ای در محیط برنامه matlab توسعه داده شده است. به دلیل ترد و شکننده بودن مصالح بتن آرمه و رخ دادن ترک در بارهای کوچک، رفتار غیر خطی مصالحی این سازه ها نیز در نظر گرفته شده است. جهت تحلیل رفتار غیرخطی مصالح از مد های هیپو الاستیسیته ای کرنش تک محوری معادل با به کارگیری تئوری میدان فشاری اصلاح شده برای روابط بتن وفولاد، استفاده شده است و تحلیل غیرخطی هندسی نیز بر پایه دیدگاه لاگرانژی تام با فرض تغییر شکلهای بزرگ و کرنش های کوچک انجام شده است. در مدل سازی اجزاء محدود از المانهای ایزو پارامتریک چهار و هشت گرهی استفاده شده است که ترک خوردگی با استفاده از مدل ترک گسترده چرخشی و اثرات آرماتور به صورت مدل گسترده در نظر گرفته شده است. جهت صحت سنجی نتایج حاصل از برنامه، نمونه تیرهای تست شده در آزمایشات و مقالات پیشین در محیط برنامه مدل سازی شده و نتایج حاصل از مدل سازی با نتایج واقعی موجود در مقالات مقایسه گردیده است.که نتایج دارای درصد خطای پایین بوده و جواب های قابل قبولی را ارایه نمودند. در آخر مطالعه پارامتریک تیرهای بتن آرمه جهت بررسی اثر پارامترهای چون درصد آرماتور مقطع، طول دهانه و ارتفاع مقطع بر تغییرشکل و رفتار غیرخطی هندسی آنها انجام گرفته است که با توجه به مطالعات انجام شده می توان نتیجه گرفت که درتیرهای بتن آرمه به دلیل رفتار ترد بتن و ترک خوردگی زود هنگام این اعضا و حاکم بودن رفتار غیرخطی مصالح در اکثر موارد، در نظرگرفتن اثر رفتار غیرخطی هندسی برای تیرهای عمیق و یا تیرهایی که رفتار ترد دارند الزامی نمی باشد ولی در تیرهای با دهانه بزرگ و سطح مقطع کم، و یا تیرهای کم فولاد که رفتار شکل پذیرتری دارند مانند تیرهایی که در نماها

در این پایان نامه، گزارش یک تحقیق آزمایشگاهی جهت تعیین خصوصیات مکانیکی و رفتار بتن سبکدانه ی سازه ای ساخته شده با سبکدانه ی اسکوریای قروه حاوی نانوسیلیس به مقدار 0 ،% 1 ،% 3 % و 5 % وزنی سیمان و به صورت جایگزین با سیمان تحت بارگذاری های یکنواخت و دو الگوی مختلف بارگذاری دوره ای فشاری ارائه شده است. برای دستیابی به این هدف ابتدا طرح اختلاط های پایه ای که الزامات بتن سبک سازه ای را اقناع کنند به دست آمد سپس به کمک روش تاگوچی طرح بهینه ی نهایی مشخص شد. نتایج نشان دادند، افزودن نانو سیلیس تا 3 % وزنی سیمان به این نوع بتن، مقاومت فشاری، مقاومت کششی دونیم شدگی، مقاومت خمشی و مدول الاستیسیته را افزایش داده و افزودن بیشتر از 3 % منجر به کاهش آنها می- شود. بررسی منحنیهای تنش کرنش یکنواخت نشان دادند که با افزایش مقاومت فشاری، کرنش متناظر با حداکثر مقاومت فشاری نیز افزایش مییابد. افزودن 5 % نانوسیلیس شیب شاخه ی نزولی منحنی را به طور چشمگیری کاهش میدهد، اما افزودن 1 % و 3 % نانوسیلیس تاثیر قابل ملاحظه ای بر آن ندارد. با مطالعه ی منحنیهای تنش-کرنش، تحت دو الگوی مختلف بارگذاری دوره ای فشاری، مشاهده شد که منحنی تنش کرنش تحت بارگذاری یکنواخت میتواند تقریبا به عنوان منحنی پوش در بارگذاری دوره ای در نظر گرفته شود. منحنیهای بارگذاری مجدد در هر دو الگوی بارگذاری دوره ای، تا رسیدن به نقاط مشترک، تقریبا خطی و پس از آن به صورت غیر خطی رفتار می کنند در حالیکه به نظر می رسد منحنیهای باربرداری در هر دو الگوی بارگذاری از یک منحنی درجه دوم پیروی می کنند. افزایش تعداد بارگذاری و باربرداری منجر به کاهش مقاومت فشاری حداکثر و کاهش شیب منحنی های بارگذاری مجدد می شود که این مقدار کاهش در شیب منحنی های بارگذاری مجدد، در الگوی دوم بارگذاری و به ویژه در نمونه ی حاوی 5 % نانوسیلیس به طور چشمگیری تسریع می شود. در الگوی اول بارگذاری روابطی برای محاسبه ی نسبت کرنش پلاستیک و نسبت کرنش بارگذاری مجدد روی منحنی پوش با توجه به مقدار نانو سیلیس و نسبت کرنش باربرداری ارائه شده است. افزودن نانو سیلیس تا 3 % وزنی سیمان میتواند نسبت کرنش پلاستیک و نسبت کرنش بارگذاری مجدد را در کرنش های باربرداری مشخص کاهش دهد.

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 راه های علمی و اقتصادی جهت کاهش خطرات و آسیب های ناشی از زلزله میباشد. یکی از راه های سبک سازی سازه ها در عین حفظ مقاومت های لازم، استفاده از بتن سبک سازه ای است. برای جبران اثر کاهش مقاومت ناشی از بکار بردن سبکدانه، میتوان از مواد تقویت کننده بتن سبک استفاده کرد. برای تامین این نظر، نانو سیلیس از جمله تقویت کننده های مورد مصرف برای افزایش مقاومت است . شبیه سازی و مدل نمودن رفتار سازه ها در شرایط مختلف نیازمند داده های آماری از رفتار مصالح در آن محیط ها میباشد. در بارگذاری دوره ای که در محدوده ی فشاری و یا کششی روی میدهد، تعیین رفتار بتن و بویژه بتن سبک بسیار پیچیده می گردد. در این تحقیق آزمایشگاهی به مطالعه رفتار بتن سبک سازه ای حاوی درصدهای نانو سیلیس تحت اثر بارگذاری یکنواخت و دوره ای کششی تحت آزمایش کشش مستقیم پرداخته شده است. نمونه های بتن سبک سازه ای با استفاده از طرح اختلاط پایه تهیه گردید و تحت اثر - بارگذاری دوره ای کاهشی و تصادفی و بارگذاری کشش مستقیم ، برزیلی و خمشی قرارگرفتند. مقاومت فشاری، مقاومت کششی، کرنش ماندگار و برگشت پذیر، شیب بارگذاری مجدد و مدول الاستیسیته از جمله پارامترهای کنترل شده در این تحقیق میباشند. این پارامترها با استفاده از مقایسه نمودار تنش-کرنش در بارگذاری یکنواخت و دوره ای مطالعه شده اند. از جمله نتایج بدست آمده در بارگذاری یکنواخت بتن سبک سازه ای ، با افزایش درصد نانوسیلیس تا مقداری مقاومت فشاری و کششی افزایش مییابد ولی از یک حدی این افزایش دیگر رخ نمیدهد. همچنین مقدار بدست آمده برای مقاومت کششی به نوع و نمونه آزمایش بستگی دارد. در بارگذاری دوره ای با افزایش درصد نانوسیلیس کرنش ماندگار در بتن افزایش یافته اما این افزایش قابل توجه نمی باشد. همچنین، شیب منحنی تنش کرنش پس از هر دور بارگذاری و باربرداری کاهش مییابد که به دلیل افزایش ریز ترکها و کاهش سختی نمونه می باشد.

داشتن داده های آماری رفتار مصالح یکی از موارد مورد نیاز جهت شبیه سازی و تعیین مدل رفتاری برای سازه ها در شرایط مختلف محسوب می شود. با توجه به اینکه بتن یک ماده ی ناهمگن محسوب می شود و در ترکیب با فولاد برای بکارگیری در سازه ها، رفتار پیچیده ای از خود نشان می دهد؛ در بارگذاری های دوره ای کششی و فشاری تعیین رفتار آنها بسیار پیچیده تر می شود. این تحقیق به صورت تجربی بوده و براساس مشاهدات به مطالعه ی رفتار بتن سبک حاوی الیاف فولادی تحت اثر بارگذاری دوره ای کششی پرداخته شده است و اثر دو نوع رژیم بارگذاری دوره ای کششی و یک بارگذاری یکنواخت کششی با سرعت ثابت بررسی گردیده است. همچنین در این تحقیق به بررسی خصوصیات مکانیکی بتن سبک با و بدون الیاف فولادی پرداخته شده است که مصالح سنگی استفاده شده در این نوع بتن پوکه ی معدنی از نوع اسکریای قروه می باشد و الیاف فولادی مصرفی دو نوع الیاف صاف دو سر قلاب و موجدار (سینوسی) بوده است.از جمله نتایج حاصل از خصوصیات مکانیکی بتن سبک می توان به، افزایش مقاومت کششی (مستقیم- برزیلی) و مقاومت خمشی بتن با افزودن یک درصدالیاف فولادی به صورت چشمگیر و همچنین تغییر نه چندان زیاد در مقاومت فشاری بتن سبک اشاره کرد. در بارگذاری دوره ای با توجه به نیرو کنترل بودن دستگاه در سیکل های اوّلیه قبل از رسیدن به نقطه ی اوج در هر 2 رژیم بارگذاری مقدار کرنش پسماند کمتر می شود ولی رفته رفته با عبور از نقطه ی اوج به میزان کرنش پسماند افزوده شده و علّت آن می تواند افزایش میزان ریزترک ها و تبدیل آنها به ترک در نمونه مورد آزمایش باشد. همچنین هر چه حلقه های بارگذاری به سمت اوج حرکت می کنند به حجم حلقه های هیسترزیس افزوده شده و در یک یا دو سیکل آخر به دلیل بزرگ شدن ریزترک ها حجم حلقه ها کاهش یافته چرا که کرنش در آنها نسبت به نیرو آنقدر زیاد می شود که ارتفاع نقطه ی اوج کاهش چشمگیری می یابد و نمونه نیز در مقاومت کششی کمتری گسیخته می شوند.

در این پایان نامه، نتایج یک تحقیق آزمایشگاهی برای تعیین منحنی تنش-کرنش بتن سبک مسلح به الیاف فولادی تحت بارگذاری یکنواخت و دوره ای فشاری ارایه شده است. بهعلاوه تاثیر مقدار الیاف فولادی بر خصوصیات مکانیکی بتن سبک شامل، مدول الاستیسیته، مقاومت فشاری، کششی و خمشی بررسی شده است. در این تحقیق ریزدانه و درشت دانه از نوع اسکوریای منطقه ی قروه بوده است. برای رسیدن به اهداف تحقیق مقادیر ،0% ،0.5 %، 1 % و 1.5 % الیاف فولادی بر حسب حجم نمونه استفاده شد که نمونه حاوی 0 % الیاف فولادی به عنوان نمونه مرجع برای مقایسه با نمونه های حاوی الیاف فولادی مورد استفاده قرار گرفته است. همچنین ترکیب بهینه ی دو نوع الیاف فولادی، مجعد و صاف با انتهای قلابدار به کار برده شد. برای بدست آوردن ترکیب بهینه ی دو نوع الیاف فولادی، طرحهای متفاوت شامل ترکیبهای مختلف الیاف فولادی مورد آزمایش قرار گرفته است (در این بخش مقدار ثابت 1 % الیاف فولادی استفاده شد). نتایج نشان دادند که ترکیب دو نوع الیاف فولادی به صورت 30 % الیاف مجعد و 70 % الیاف صاف با انتهای قلابدار ترکیب بهینه را تشکیل می دهد. در مقایسه با نمونه بدون الیاف، با افزایش مقدار الیاف فولادی مقاومت کششی دو نیم شدگی، مقاومت خمشی و جذب انرژی فشاری به طور قابل ملاحظهای افزایش یافت. اما بهبود قابل توجهی در مقاومت فشاری و مدول الاستیسیته وجود نداشت. بر اساس نتایج آزمایش، رابطه ی بین مقاومت فشاری و مقاومت کششی دو نیم شدگی، مقاومت خمشی و مدول الاستیسیته ایجاد شده است. همچنین روابطی برای پیش بینی مقاومت فشاری،کشش دو نیم شدگی و خمشی بتن مسلح به الیاف فولادی بر حسب مقدار الیاف فولادی بدست آمده اند. نتایج آزمایشگاهی تاثیر ناچیز الیاف فولادی بر شاخه ی صعودی و تاثیر قابل توجه الیاف بر شاخه ی نزولی منحنی تنش-کرنش را نشان دادند. معادلاتی برای تخمین پارامترهای تنش بیشینه، کرنش متناظر با تنش بیشینه و مدول الاستیسیته بر حسب نسبت حجمی الیاف فولادی بر اساس داده های تجربی پیشنهاد شد. به عنوان هدف اصلی تحقیق، پارامترهای موثر بر منحنی تنش-کرنش تحت الگوهای مختلف بارگذاری دوره ای در فشار شامل، نقطه مشترک، سختی در مسیر بارگذاری مجدد، کرنش پلاستیک و کرنش بارگذاری مجدد بر روی منحنی پوش بررسی شد. مدل ریاضی برای منحنی تنش-کرنش بتن سبک مسلح به الیاف فولادی تحت بارگذاری یکنواخ

تحلیل رفتار سازه های بتن آرمه نیازمند مدل سازی مناسب رفتار بتن تحت الگوهای مختلف بارگذاری است. مشخصات رفتاری بتن کاملا وابسته به تاریخچه و نوع بارگذاری وارده می باشد. بارگذاری دوره ای نوع خاصی از بارگذاری های وارد بر سازه است که شبیه سازی مناسبی از نیروی زلزله وارد بر سازه هاست. این نوع بالرگذاری در محدوده کششی، فشاری و به صورت تناوبی از کشش و فشار قابل انجام است. در این تحقیق آزمایشگاهی به بررسی بتن خود تراکم تحت اثر بارگذاری دوره ای کششی پرداخته شده است. آزمایش کششی انجام گرفته در این تحقیق به صورت کشش مستقیم بوده با این تفاوت که توزیع تنش یکنواخت تری در مقطع نمونه به نسبت آزمایش های کششی گذشته دارد.در این تحقیق مقاومت کششی تحت آزمایش های مختلف شامل: آزمایش کشش مستقیم، آزمایش کشش برزیلی، آزمایش خمشی سه نقطه ای (مدول گسیختگی) محاسبه شده و در نموردارهایی با یکدیگر و مقاومت فشاری بتن خودتراکم مقایسه شده است. نتایج حاصله از بحث مقاومت کششی بیانگر آن است که مقاومت کششی بتن وابسته به روش آزمایش و شکل و ابعاد نمونه تحت آزمایش می باشد. همچنین نمودار تنش-کرنش بتن خودتراکم تحت اثر بارگذاری دوره ای کششی و یکنواخت در سنین مختلف محاسبه شده و کرنش های پسماند و منحنی های بارگذاری و باربرداری برای هر یک از آن ها محاسبه شده است. از جمله نتایج به دست آمده در این تحقیق برای بارگذاری دوره ای کاهش شیب منحنی تنش- کرنش پس از هر چرخه از بارگذاری و باربرداری می باشد که به دلیل افزایش ریزترک های نمونه و کاهش سختی آن می باشد.

تجربه نشان میدهد که سازه ها بسته به شرایط و بارگذاریهای مختلف، در طول عمر بهره برداری خود دچار نواقصی میشوند که عملکرد مطلوبشان را تحت تاثیر قرار میدهد. این نواقص که آسیب سازه ای خوانده می- شوند، اگر سریع تشخیص داده نشوند، میتوانند اثرات زیانباری بر روی سازه بر جای بگذارند. این پژوهش روشی کارآمد را برای تشخیص آسیبهای سازه ای پیشنهاد مینماید. در طی این پژوهش نشان داده شده که با استفاده از فرکانسهای طبیعی و شکلهای مدی سازه، میتوان تابع هدفی توانمند تعریف نمود که از طریق آن میتوان شدت و مکان آسیب را در سازه تعیین نمود. مسئله ی تشخیص آسیب به صورت یک مسئله ی بهینه یابی تعریف میگردد که با استفاده از الگوریتمهای بهینه یابی مختلف حل میشود. سه مثال عددی با استفاده از روش پیشنهادی بررسی شده اند و برای هر یک از آنها سناریوهای مختلفی از آسیب دیدگی در نظر گرفته شده اند. نتایج حاکی از کارآیی بالا و توانمندی روش پیشنهادی در تشخیص آسیب های تکی و چندگانه در سازه های مختلف می باشند.

با توجه به پیشرفت تکنولوژی و توسعه ساخت و ساز، با اهداف کاهش هزینۀ اقتصادی و بهره برداری مطلوب ؛ علم عمران، در حال مطالعه وبررسی اجرای ساختمانها با اسکلت کمپوزیت و آنالیز آنها به صورت خمیری جهت استفاده از ظرفیت نهایی مقاطع و طرحی بهینه می باشد، در این پایان نامه ستونهای مختلف کمپوزیت پروفیل فولادی مدفون در بتن نیمه پر از بتن و بتن مدفون در یک جدارۀ فولادی جهت جلو گیری از کمانش موضعی و اثر محدود شدگی بتن در برنامه ABAQUS مدل شدند . این سه نوع ستون تحت بارهای استاتیکی بار مرکزی، بار خارج از مرکز و بارگسترده ناشی از تیرهای متصل به قاب بر اساس مقاومت خمیری- مقاومت خمیری یعنی به جسم بدون گسیخته شدن قابلیت تحمل تغییر شکل های زیاد را می دهد- درون قابهای متشکل از تیر و ستونهای کامپوزیت 3 و 5 دهانه با تعداد طبقات 3و 5و 7 و 21 و 12 با هم مقایسه شدند. تیرها برای همه نمونه ها یک مورد لحاظ گردید در آخر مشاهده شد که ستون بتن مدفون در یک جدارۀ فولادی زودتر از همه به حالت پلاستیک می رسد. همچنین ستون بتن نیمه پر از بتن نیز دیرتر از سایر مقاطع به حالت پلاستیک خود می رسد. علاوه بر آن در ساختمان های 3 طبقه، بار گذاری گسترده در مقایسه با دو بارگذاری دیگر باعث کاهش زمان به پلاستیک رسیدن مقاطع ستون می شود. در حالی که در ساختمان های 5 طبقه به بالا، بار گذاری خارج از محور در مقایسه با دو بار گذاری دیگر باعث کاهش زمان به پلاستیک رسیدن مقاطع ستون می شود

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 04R-211.2ACI 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، تاثیر 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 04R-211.2ACI داشت و همچنین بتن ساخته شده با اسکوریای قروه و طرح اختلاط برآمده از روش تاگوچی، الزامات موجود در آئین نامه 03-R213ACI 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.

مدل سازی به روش اجزای محدود ضمن ایجاد زمینه ای برای درک بهتر رفتار ستون های بتن آرمه، در پیش بینی رفتار این اعضا، در فقدان نتایج آزمایشگاهی بسیار مفید خواهد بود. در این تحقیق ستون های مستطیلی بتن آرمه لاغر تحت اثر بار محوری و خمش دومحوره با پوشش کامپوزیت-های پلیمری مسلح به الیاف کربن (CFRP) یک لایه و با نسبت های لاغری متفاوت، با استفاده از نرم افزار Abaqus مدل سازی شده اند. مدل با استفاده از نتایج آزمایشهای پونورای و همکاران و همچنین آزمایش های بیلچیک و همکاران اعتبارسنجی شده است. همچنین یک تحقیق پارامتری براساس تغییرات پارامترهای لاغری(λ)، مقاومت بتن(〖(f〗_c، مقاومت فولاد〖(f〗_y)، درصد فولاد طولی〖(ρ〗_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 مدل سازی شده اند. نتایج حاصل نشان می دهد که مدل سازی انجام شده با داده های تجربی دارای سازگاری خوبی می باشد لذا با توجه به کمبود داده های تجربی در زمینه ستون های لاغر در مقیاس بزرگ می توان با انجام تحقیقات مشابه خلل موجود را جبران نمود. مقاوم سازی ستون های بتن آرمه لاغر با پوشش CFRP موجب افزایش ظرفیت باربری و شکل پذیری در حالت خمش دومحوره می شود.

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.

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 بهعنوان 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 محدودتحلیل 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 لبهروش 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 5/0) 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.

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.

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

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[23] تقریباً 12-10 درصد بیشتر شده است.

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.

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.

در این تحقیق، به صورت آزمایشگاهی سعی در بررسی عملکرد قفل و بست سنگدانه ای در بتن خودتراکم شده است. متغیر اصلی در این مطالعه عرض ترک است و جابجائی برشی صفحات ترک، تنش برشی و تنش نرمال بعنوان توابع وابسته محاسبه شده اند. تعداد 40 نمونه آزمایشگاهی با شکل هندسی خاص به منظور تامین شرایط آزمایش برشی، مورد آزمایش قرار گرفتند. میانگین مقاومت فشاری نمونه های مورد آزمایش در حدود 45.4 مگاپاسکال بدست آمده است. بتن خودتراکم در شرایط برشی مورد آزمایش قرار گرفته است و نتایج بدست آمده کارائی خوب این بتن را تائید می کنند. این آزمایشات بصورت عرض ترک ثابت انجام شده اند و رفتار ترک در عرض ترکهای مختلف مورد مطالعه قرار گرفته است. هدف اصلی این تحقیق رسیدن به نمودار پاسخ بتن در عرض ترکهای مختلف و بررسی عملکرد قفل و بست سنگدانه ای در بتن خودتراکم بوده است. مقایسه نتایج بدست آمده از آزمایشات روی نمونه ها با روشهای معتبری که بصورت تئوری شده است ومطابقت بین اطلاعات آزمایشگاهی و فرمولهای تئوری مشاهده شده است.

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.

در طراحی براساس عملکرد لازم است تا با استفاده از یک روش ساده، مناسب و کاربردی، نمودار بار-تغییر مکان برای اعضای اصلی سازه مثل تیر، ستون و دیوار برشی تخمین زده شود. در این تحقیق با استفاده از تغییر در نمودار تنش-کرنش مصالح و نحوه مدلسازی مقطع، روش ASFI را جهت تحلیل دیوارهای برشی بتن آرمه که تحت اثر همزمان نیروهای برشی، خمشی و محوری قرار دارند تعمیم می دهیم. در انتها جهت بررسی صحت و سقم این روش 8 نمونه دیوار برشی بتن آرمه مورد تحلیل قرار گرفته است. نتایج مقایسه حاکی از دقت خوب و قابل قبول این روش جهت تخمین نمودار بار-تغییر-مکان دیوارهای برشی بتن آرمه میباشد.

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.

در این تحقیق مدل غشایی ترک خورده با استفاده از روش المان محدود برای تحلیل المان سازه ای بتن مسلح متعامد تحت تنش مسطح( مانند دیوارها و تیرهای عمیق) توسعه می یابد. مدل غشایی ترک خورده در دسته بندی مدل میدان فشاری قرار میگیرد و ترکیبی از تئوری میدان اصلاح شده و مدل تار کششی است.

بررسی لرزه ای دیوارهای برشی کوتاه بتن آرمه با بازشو

در این مطالعه رفتار پانلهای بتن مسلح تحت اثر باهای یکطرفه (مونوتونیک) مورد توجه قرار گرفته است. به کمک تحلیل اجزای محدود غیرخطی و مدل سازی بتن و فولاد براساس تئوری میدان فشاری اصلاح شده، برنامه ای کامپیوتری جهت پیش بینی رفتار بار-تغییر شکل پانل های مسلح تهیه گردیده است.