1-1.  کلیات

یکی از مهمترین حوادث طبیعی که همواره زندگی انسان­ها را دچار دگرگونی کرده و گاهی  تمدن­های بشری را با تخریب ساختگاه به نابودی کشانده، زلزله است. از این رو، انسان همواره سعی در شناسایی و مقابله با خطرات ناشی از زلزله داشته و هنوز هم موفق به مهار کامل این انرژی عظیم نشده است. حال با وجود آنکه محققین زیادی در زمینه ساخت و ساز ایمن و مناسب، تحقیقات ارزنده­ای انجام داده­اند، کماکان تعداد زیادی از ساکنین این کره خاکی هر ساله در زیر آوارهای به وجود آمده از زلزله مدفون می­گردند و سازه­های بسیاری کارایی خود را پس از زلزله از دست می­دهند یا متلاشی می­شوند.
ایران از نظر لرزه­خیزی در منطقه فعال جهان قرار دارد و به گواهی اطلاعات مستند علمی و مشاهدات قرن بیستم، از خطرپذیرترین مناطق جهان در اثر زمین­لرزه­های پرقدرت محسوب می­شود. در حال حاضر ایران در صدر كشورهایی است كه وقوع زلزله در آن با تلفات جانی بالا همراه است و  در سال­های اخیر به طور متوسط هر پنج سال یك زمین لرزه با صدمات جانی و مالی بسیار بالا در نقطه­ای از كشور رخ داده است. گرچه جلوگیری كامل از خسارات ناشی از زلزله­های شدید بسیار دشوار است لیكن با افزایش سطح اطلاعات در رابطه با لرزه­خیزی كشور، شناسایی و مطالعه دقیق وضعیت    آسیب­پذیری ساختمان­ها، ایمن­سازی و مقاوم­سازی صحیح و اصولی آن­ها، می توان تا حد مطلوب تلفات و خسارات ناشی از زلزله­های آتی را كاهش داد.]1[
در راستای شناسایی و مهار این پدیده، محققین همواره سعی داشته­اند تا آیین­نامه­های بسیاری را در سراسر دنیا برای محاسبه و ساخت سازه­های مقاوم در برابر زلزله تهیه کنند و روش­های بسیاری برای محاسبه این نیرو و طراحی سازه­ها در برابر آن ارائه دهند. پس از محاسبه نیروی زلزله، روش­هایی جهت طراحی ساختمان مقاوم در برابر زلزله مطرح می­شوند که این روش­ها را می­توان به دو دسته کلاسیک (سنتی) و مدرن تقسیم­بندی کرد.
در روش­های کلاسیک، طراحی بر اساس حداکثر نیروی اعمال شده به ساختمان، که با ترکیب نیروهای احتمالی بیان­شده در آیین­نامه­های مختلف به دست می­آید، انجام می­شود. تک­تک اجزای سازه را براساس روش مقاومت نهایی یا نیروی حداکثر طراحی می­کنند. اما در روش­های 

خرید متن کامل این پایان نامه در سایت nefo.ir

  مدرن، پایداری سازه با روش طراحی براساس عملکرد نیز مطرح شده است.]2[
در سیستم­های سازه­ای معمولا دو عامل برای طراحان بسیار مهم است. اول ایمنی سازه و دوم راحتی ساکنین در برابر بارهای خارجی همچون باد و زلزله. برای رسیدن به این هدف دو عامل جابجایی و شتاب مطلق به ترتیب اثرگذارند و بایستی کنترل شوند. در این راستا سیستم­های مختلفی ارائه شده است که به­طور کلی رفتار سازه را به گونه­ای تغییر می­دهند که انرژی ورودی زلزله، به اجزای اصلی سازه صدمه­ای وارد نکند.
بعضی از سیستم­ها را می­توان بر روی سازه­های موجود نیز پیاده نمود که در صورت لزوم بعد از رخداد زلزله نیز قابل تعویض و یا تعمیر باشند. با توجه به اینکه سازه­های غیر­مقاوم در برابر زلزله در کشورمان زیاد یافت می­شوند و با توجه به این نکته که استفاده از سیستم­های الحاقی به نحو بسیار مطلوبی پاسخ دینامیکی سازه­ها را کاهش می­دهد، لذا استفاده از این سیستم­ها در کشورمان حائز اهمیت می­باشد.
 

1-2.  لزوم انجام تحقیق حاضر

سیستم­های سازه­ای مختلفی جهت مقابله با نیروهای جانبی ناشی از زلزله در ساختمان­های فولادی مورد استفاده قرار گرفته است که می­توان به سیستم قاب­ خمشی مقاوم، سیستم     مهاربندی­شده همگرا و سیستم­ مهاربندی­شده واگرا اشاره کرد. هر یک از این سیستم­ها به نوبه خود دارای معایب و محاسن مربوط به خود می­باشند که در طول سال­های اخیر موضوع تحقیق علم مهندسی زلزله بوده است.
در کشور ایران استفاده از سیستم­های مهاربندی همگرا در بین مهندسین سازه بسیار رایج می­باشد. لذا پرداختن به این موضوع و بیان معایب این سیستم­ها و ارائه راهکارهای کاربردی در زمینه رفع این معایب، می­تواند کمک شایانی در پیشرفت صنعت ساختمان­سازی ایران در جهت ایمن­تر شدن ساختمان­ها نماید.
یکی از انواع سیستم­های مهاربند همگرا، سیستم مهاربندهای مقاوم در برابر کمانش یا به اختصار BRB[1] می­باشد. این سیستم یکی از قویترین سیستم­های موجود در امر کنترل ارتعاشات نامطلوب سازه­ها در برابر نیروهای جانبی می­باشد و امروزه در اکثر نقاط جهان از این سیستم جهت مستهلک کردن انرژی ناشی از زلزله، به وفور استفاده می­شود.
در این نوع مهاربندها، هدف رسیدن مهاربند تحت بار محوری فشاری به حد تسلیم با جلوگیری کردن از کمانش عضو می­باشد که این امر توسط یک مکانیزم خارجی انجام می­شود. بنابراین مهاربند هم در کشش و هم در فشار بدون اینکه کمانش کند، تسلیم می­شود. همچنین از آنجایی­که کمانش مهاربند جهت استهلاک انرژی مطلوب نیست، این سیستم که رفتار الاستو­پلاستیک دارد، جهت مستهلک کردن انرژی زلزله بسیار موثر عمل می­کند.]3[
مهاربندهای مقاوم در برابر کمانش دارای محاسن زیادی نسبت به مهاربندهای همگرای معمولی می­باشند و از نظر سازه­ای نیز رفتار مطلوبی در برابر نیروهای جانبی از خود نشان     می­دهند. در کنار این محاسن، یک سری معایب برای این مهاربندها بیان شده است که در زیر به این معایب اشاره می­شود:

• ساخت مهاربندهای BRB تا حدودی پیچیده و پرهزینه بوده و نیاز به تکنولوژی روز دارد.

ای در ارتباط با سیستم های لوله در لوله

سیستم های لوله در لوله[1]  به طور بسیار گسترده ای در کاربردهای خط لوله ای که در آنها استفاده از عایق گرمایی خط بسیار اهمیت دارد، بکار رفته اند. معمولا، فاصله بین دو لوله در این سیستم ها می تواند خالی بوده و یا در بر گیرنده مواد عایق غیر سازه ای باشد. در آب های عمیق، لوله خارجی باید طوری طراحی شود تا بتواند در برابر خرابی ناشی از فشارهای خارجی محیط مقاوم باشد در حالی که لوله داخلی، در مرحله اول طوری طراحی می شود که در برابر فشارهای هیدروکربنی مایع موجود در دورن آنها مقاوم باشد. علاوه بر این، تحلیل 

خرید متن کامل این پایان نامه در سایت nefo.ir

  هایی که در آنها بسیاری از فاکتورهای دیگر در نظر گرفته شده اند نیز در این زمینه در دسترس هستند. بنابراین سیستم های لوله در لوله در آب های عمیق را باید برای مقاومت در برابر خرابی لوله خارجی طراحی نمود.  همانند خطوط لوله ای تکی، در طول نصب و راه اندازی سازه ها، شرائط خارج از طرح در سازه ها می تواند در آنها بوجود آید که این امر منجر به خرابی های درونی در سازه خواهد شد[1] .
در سیستم های لوله در لوله دریایی عواملی مانند خمش زیاد در زمان نصب لوله، تنش اضافی ناشی از ناهمواری بستر دریا، برخورد عوامل خارجی مانند لنگر کشتی، ابزارهای ماهیگیری و کاهش ضخامت جدار لوله در اثر فرآیندهائی مانند خوردگی، سائیدگی و فرسایش می توانند از عمده دلایل ایجاد کمانش باشند[2،3].
کمانش و خرابی در اثر فشارهای خارجی از پیامدهای بسیار مهمی می باشند که باید در طراحی خطوط لوله ای مانند سیستم های لوله در لوله نصب شده در دریا[2]  مد نظر قرار داده شوند. مشکل دومی که در این زمینه وجود دارد، و معمولا اهمیت آن کمتر از مورد اشاره شده در بالا نیست، به انتشار کمانش[3] ارتباط دارد که می تواند در نهایت بقای خط را با مشکل مواجه نماید. انتشار کمانش می تواند از مقطعی ضعیف شده در لوله، برای مثال از یک فرورفتگی آغاز شود و این ضعیف شدگی می تواند در اثر پدیده هائی مانند تاثیر اجسام خارجی نشات گرفته باشد، زمانی که کمانش شروع شود، می توان شاهد انتشار آن با سرعت های بالا بود که این امر می تواند در نهایت منجر به خرابی بسیار سریع در تمام خط لوله گردد. فشار انتشار PP حداقل فشاری است که در آن شاهد انتشار کمانش خواهیم بود. این فشار به فشار مشخصه در خط لوله نیز موسوم است، این فشار معمولا بین 15-20 درصد فشار خرابیPCO است و در نتیجه در بسیاری از پروژه ها طراحی خط لوله بر اساس فشار انتشار غیر عملی می باشد. برای مقابله با این مسئله طراحی بر اساس فشار خرابی انجام می شود و در عوض از ابزارهائی به نام کمانشگیر[4] در بازه هائی منظم در طول خط استفاده می شود. در زمان آغاز کمانش، این کمانشگیرها خسارت به طولی از لوله را محدود می نمایند[4].
[1]Pipe in Pipe Systems
[2]Marine Pipelines
[3]Buckle Propagation
[4]Buckle Arrestors

(مترجم)

• مکتب نو افلاطونی

عمدتاً فلوطین را پایه گذار مکتب نوافلاطونی می­دانند. اصطلاح مکتب نوافلاطونی اولین بار در اوایل قرن نوزدهم به آخرین مرحله شکوفایی فلسفه در یونان باستان  که از قرن سوم میلادی آغاز شد، اطلاق گردید. مکتب نوافلاطونی بیان­گر مرحله جدیدی است که در آن فلوطین فلسفه افلاطونی را گسترش داد. این مکتب هر چند التقاطی از فلسفه­های پیشین نیست اما می­توان گفت از همه آنها به ویژه فلسفه 

خرید متن کامل این پایان نامه در سایت nefo.ir

  فیثاغوری، مشائی و رواقی بهره برده است. مکتب نوافلاطونی خود دارای سه مرحله است. مرحله اول مربوط به فلسفه فلوطین و شاگردان بلافصل او در روم است. در مرحله دوم یامبلیکوس در حوزه سوریه و در مرحله سوم پروکلوس در حوزه آتن مکتب نوافلاطونی را بسط دادند.[1] این مکتب در سومین مرحله­اش به مجموعه­ای از شعائر رمزی تبدیل شد و به دست کسانی افتاد که اعمال جادویی را در کسب معرفت مؤثرتر از تأمل و تفکر می­دانستند. در این مرحله تفکر نوافلاطونی اصالت خود را از دست داد. بنابراین، این مکتب فقط در مرحله اول یعنی مرحله­ای که بی­واسطه به فلوطین  می­رسد و شاید اندکی در مرحله دوم مورد توجه و شایسته مطالعه و بررسی است.

برای بیان وجه اشتراک و تمایز فلسفه نوافلاطونی از فلسفه یونان باید به تاریخچه کوتاهی از پیدایش این فلسفه اشاره کرد. فرهنگ یونانی، به واسطه لشکرکشی­های اسکندر، کشورهای مغلوب را احاطه نمود و پس از فروپاشی امپراطوری وی، سلطه خود را در آن مناطق حفظ کرد. اما در کنار آتن مراکز علمی و فلسفی دیگری مانند روم به وجود آمد. در این دوره فیلسوف خلاق و مبدعی که از نظر عمق فکری به درجه ارسطو و افلاطون برسد وجود نداشت. اما فلسفه از لحاظ گسترش و نفوذ، رشد بسیاری داشت و مکاتب زیادی از قبیل مکتب رواقیان و اپیکوریان و کلبیان و شکاکان و فیثاغوریان جدید و . . . پدید آمد. در روم مکتبی التقاطی به نمایندگی سیسرون به وجود آمد که از میان مکاتب مختلف آنچه را برای رومیانِِِِِِِِِِِِ عمل­گرا سودمند بود به هم پیوند می­داد. در اسکندریه نیز فرهنگ یونانی با فرهنگ یهودی در هم آمیخت و مکتب التقاطی دیگری که نماینده­اش فیلون بود پدید آمد.

بتن یكی از پرمصرف‌ترین مصالح شناخته شده در مهندسی عمران است كه روز به روز بر استفاده از آن افزوده می‌شود. در این میان از یك سو، با پیشرفت علم و تكنولوژی و پیدایش سیستم‌های پیچیده‌تر ساختمانی و از سوی دیگر با روند رو به گسترش ساخت و ساز‌های عمرانی در سطح كلان، نیاز به بكارگیری مصالح ساختمانی جدیدتر با كارآیی بیشتر، بسیار محسوس می‌باشد. از آنجائیكه طراحی سازه‌های بتن مسلح روز به روز پیشرفته‌تر می‌گردد، شكل طراحی شدة مقاطع و اعضاء سازه‌ایی نیز پیچیده‌تر گردیده و دیگر تراكم آرماتورگذاری در چنین مقاطعی امری غیرعادی جلوه نمی‌كند. بعلاوه نبود یا كمبود كارگران ماهر و مجرب در محل احداث سازه از سویی دیگر، از دیگر مشكلاتی بوده كه مهندسان عمران همواره با آن دست به گریبان بوده‌اند.
استفاده از بتن خود تراكم راه‌حل مناسبی برای رفع مشكلات احتمالی ذكر شده است. بتن خود تراكم، تكنولوژی تازه‌ای از بتن است كه در آن، بتن می‌تواند به شكلهای مختلف با آرماتوربندی حجیم در قالب ریخته شود، بدون اینكه نیاز به هرگونه ویبره‌ای باشد. از خصوصیات جالب آن این است كه تحت اثر وزن،خودراتحكیم نموده و هم زمان یكنواختی خود را نیزحفظ می كند 

خرید متن کامل این پایان نامه در سایت nefo.ir

بتن خود تراکم اولین بار برای دستیابی به بتن با ساختار پایدار در سال 1988 مطرح گردید و مطالعات اولیه پیرامون کارایی بتن خود تراکم، توسط اکامورا اگاوا (1989) و اکامورا (1993) در دانشگاه توکیو انجام گرفت [1-2-3]. طبق نظریه‌ای، بتن خود تراکم بتنی است که دارای سیالیتی باشد که تراکم آن بدون نیاز به انرژی خارجی انجام شود و به علاوه، در حین و پس از اتمام بتن‌ریزی بصورت یکپارچه باقی بماند و به راحتی در خلال آرماتورهای متراکم حرکت کند [4]. اجرای سریع‌تر ساختمانها، کاهش نیروی انسانی به دلیل خود تراکمی بودن SCC، بهبود دوام به دلیل کاهش نفوذپذیری، آزادی عمل بیشتر در طراحی مقاطع از مزایای استفاده از بتن SCC می‌باشد.
 
 
اولین کاربرد عملی بتن خود تراکم درساخت یک ساختمان در سال1990 در ژاپن بوده و پس از آن ،
درسال 1991 از این بتن جهت ساخت برجهای پل معلق کابلی شینکیبا اوهاشی استفاده به عمل آمد که درنوع خود بی نظیر بود [5].
در 20 سال اخیر، تمرکز زیادی بر روی قابلیت استفاده از انواع زباله های شهری در صنایع مواد ساختمانی رواج داده شده است و تحقیقات بسیاری در این زمینه صورت گرفته است. که در بسیاری از موارد اضافه نمودن مواد بازیافتی علاوه بر فوایدی که برای حفظ محیط زیست به همراه دارد موجب تاثیرات خوبی بر روی خواص محصولات نهایی شده است.
 
هدف از انجام پژوهش
در عصر حاضر وجود مواد زاید حاصل از فرایندهای مختلف فیزیكی وشیمیایی یكی از معضلات مهم كشورهای صنعتی و در حال توسعه می باشد به طوری كه تحقیقات وسیعی برای روشهای بازیافت یا دفع آنها به منظور به حداقل رساندن آسیبهای وارده به محیط زیست در حال انجام می باشد . در این راستا محققان ساختمان نیز همانند سایر صنایع تولیدی و بازیافتی، در جهت استحصال مواد و مصالح زاید به پیشرفتهایی نایل شده اند كه از آن جمله میتوان استفاده از لاستیكهای مستعمل در بتن را نام برد.
محققان زیادی استفاده از لاستیک های فرسوده در اندازه های مختلف را مورد مطالعه و بررسی قرار داده اند. لاستیک های فرسوده را می توان به صورت خرد شده یا به صورت پودر در بتن بکار برد.
 
فرضیات مسئله
در حرارت های بالا ، تخلخل ناشی از ذوب خرده لاستیك باعث تشدید حفرات می شود.
فعالیت معنادار در ماتریس خمیر سیمان در حرارت بالا در نظر گرفته نمی شود.
آهنگ افزایش و کاهش درجه حرارت بتن ها ، یکنواخت ویکسان در نظر گرفته می شود.
جنس مصالح مورد استفاده در مخلوط های مختلف ، ثابت در نظر گرفته می شود.
توزیع پودر لاستیک در بتن ، یکنواخت در نظر گرفته می شود.
[1]-Self Compacting Concrete(SCC)

کلمه فرسایش که در انگلیسی اروژن و در زبان فرانسه اروزیون تلفظ می­شود، از ریشه لاتین ارودری[2] به معنی سائیدگی می­باشد و عبارتست از سائیده شدن سطح زمین. به­طور کلی فرسایش خاک[3] عبارتست از جابجایی و جداشدن ذرات خاک از بستر اصلی خود وانتقال آن به مکانی دیگر در اثر عامل انتقال دهنده (الیسون[4]، 1947). در صورتیکه عامل جدا کننده ذرات از بستر و انتقال آنها آب باشد، به آن فرسایش آبی[5] می­گویند.
زمانی که آب از یک تراز به تراز پایین­تر منتقل می شود انرژی پتانسیل آن به انرژی جنبشی تبدیل می شود. در صورت مهار نشدن انرژی بالای جنبشی جریان در طولانی مدت می­تواند باعث خرابی و ایجاد فرسایش در پایین دست جریان شود. برای جلوگیری از خسارات ناشی از انرژی فوق العاده آب در سرعت­های فوق بحرانی و نیز به منظور از بین بردن انرژی اضافی سینتیک موجود در چنین آبی، عموماً از سازه­های خاصی به نام انرژی گیرنده[6] که در پایین دست جریان ساخته می شوند استفاده می شود. اینگونه سازه­ها علاوه بر از بین بردن انرژی آب، وسیله ای برای کنترل و مهار پرش هیدرولیکی و بوجود آوردن شرایط وقوع آن در یک موقعیت مکانی خاص نیز بشمار می روند. به عبارت دیگر موقعی که یک پرش هیدرولیکی روی یک سطح صاف رخ می دهد کوچکترین تغییری در اعماق جریان بالا و پایین دست آن میتواند باعث تغییر مکان پرش به یکی از دو سو گردد، لذا منطقی است در حوضچه ها از سازه­هایی جهت کاهش حساسیت از جمله آب پایه[7] استفاده گردد.
در حالت کلی دو روش برای کاهش انرژی آب وجود دارد، روش اول استفاده از تبدیل­های موضعی و یا اجزاء دیگری که باعث آشفتگی جدی 

خرید متن کامل این پایان نامه در سایت nefo.ir

  در جریان می شوند، روش دوم بر اساس پرتاب آب به یک نقطه دوردست است که در این میان جریان به ذرات ریزی تبدیل می شود و در برخورد با هوا و برگشت به زمین مقدار زیادی از انرژی خود را از دست می دهد (ابریشمی 1380).
اگر چه طول پرش هیدرولیکی و افت ایجاد شده یکی از پارامتر­های حساس در طراحی است اما در حالت کلی قابل محاسبه از طریق تحلیل ریاضی نبوده و لازم است تا در هر مورد از نتایج تجربی و آزمایشگاهی نیز استفاده گردد (ابریشمی 1380).
یکی از محل­هایی که جریان با سرعت زیاد مستعد ایجاد خسارت در پایین دست جریان است خروجی لوله­های تحت فشار است، انرژی زیاد این جریان باید به صورت کار آمدی گرفته شود تا از خسارت و فرسایش در پایین دست جلوگیری شود. جت­های آب، کالورت­ها و تونل­های انتقال آب نمونه­ای از سازه­هایی هستند که نیاز به سازه مستهلک کننده انرژی دارند (1974،USBR).
در 60 سال گذشته بررسی های بسیاری روی حوضچه­های آرامش در خروجی لوله­ها انجام گرفته است. حوضچه­های مختلف در فرم­ها و طول­های متفاوتی بر اساس فرود جریان خروجی ارائه شده­اند که بسیاری از آنها علاوه بر کارایی پایین طول نسبتاً زیادی نیز دارند و ساخته شدن آنها نیازمند صرف هزینه زیادی است. یک معیار مناسب برای بررسی عملکرد حوضچه­ها و کارایی آنها در استهلاک انرژی آب، میزان فرسایش ایجاد شده در پایاب در شرایط هیدرولیکی مشابه می­باشد. به عبارت دیگر هرچه عملکرد حوضچه بهتر باشد با ایجاد تلاطم بیشتر افت بیشتری ایجاد می کند در نتیجه آب خروجی انرژی کمتری دارد و از توان فرسایشی آن کاسته می شود.
[1] United States Bureau of Reclamation
 
[2] Eroderi
[3]  Soil Erosion
[4] Ellison
[5] Water Erosion
[6] Energy Dissipators
[7] End Sill