خلاصه عنوان اختراع ‏ساخت طوقه و دستك فلزي براي مقاوم سازي ساختمان هاي بتني ‏در سازه هاي بتن آرمه موجود ممكن است لزوم به تجديد نظر در سازه ايجاد شود. تخريب و ساخت مجدد سازه و يا مقاوم سازي وبهسازي گزينه هايي هستند كه در اين مواقع خودنمايي مي كنند. مقاوم سازي و بهسازي سازه ها، شامل سازه هاي آسيب ديده دربرابر زلزله و يا آسيب نديده . بواسطه جلوگيوي از بروز مشكلات زياد و هزينه هاي سنگين راه حل مناسبي جلوه مي نمايد. عموما بحث نياز به مقاوم سازي و بهسازي در سازه هاي آسيب نديده، به دو دليل عمدتا مطرح مي گردد: دليل اول تغيير در ظرفيت لازم اجزاي سازه اي مي باشد. اين مهم در مواردي پيش مي آيد كه ظرفيت طراحي اجزاي سازه اي ناكافي باشند و يا سازه مطابق نقشه هاي طراحي، اجرا نشود. ‏مثلا در بعضي از ساختمان هاي بتن آرمه با سيستم قاب خمشي، گاهي اوقات ارتفاع تيرهاي بتن آرمه به علت وجود آويز كششي تير نسبت به ضخامت سقف بيشتر شده و به علت مسائل معماري و حذف سقف كاذب، تير بطور كامل اجرا نمي شود (حذف آويز) و ضخامت سقف را با تير بتن آرمه يكسان در نظر مي گيرند كه اين امر منجر به ايجاد چند مشكل در سازه ساختمان مي شود: ١ ‏- افزايش خيز تير در برابر بارهاي ثقلي و پيامد هاي آن ‏2- كاهش سختي و افزايش تغيير مكان جانبي سازه در برابر بارهاي جانبي ٣ ‏- كاهش باربري سازه و جذب انرژي كمتر در برابر بارهاي لرزه اي ‏از طرفي ديگر، اتصالات تير- ستون بتني در ساز ه هاي با سيستم قاب خمشي در ناحيه چشمه اتصال Panel Zone ‏و در ستون در زلزله هاي اخير بيشترين خرابي و خسارت را داشته اند كه اين خسارات ناشي از ضعف در اجراي اتصالات بتني (عدم يا ناكافي بودن خاموت هاي ستون در چشمه اتصال) در اين ناحيه مي باشد و در نتيجه موجب ايجاد مفصل پلاستيك و ضعف برشي دراتصال مي شود. لذا چنين سازه هايي نياز به بهسازي دارند. روش هاي متعددي جهت به سازي سازه هاي بتني مطرح مي باشند كه به طور خلاصه اين روش ها شامل مهاربندهاي هم محور يا برون محور فولادي، كابل هاي پس تنيده، ديوار برشي، ميانقاب با مصاح بنايي، جداسازهاي لرزه اي، ژاكت هاي فولادي، ورق هاي پوششي كامپوزيتي FRP ‏، ميراگرها و ... مي باشند. ‏يكي از روش هايي را كه مي توان در بهسازي سازه هاي آسيب ديده و آسيب نديده به كاربرد سيستم بهسازي پيشنهادي دستك وطوقه فلزي مي باشد كه اين سيستم را مي توان بطور پيش ساخته به قاب هاي بتن آرمه متصل نمود. اين سيستم بهسازي محدوديت هاي معماري كمتري را در فضاي ساختمان نسبت به روش هاي ديگر مقاوم سازي سازه ‏ها ايجاد مي كنند. بمنظور عملكرد اين سيستم در بهسازي قاب هاي بتن آرمه، نياز است ابتدا رفتار اين سيستم بطور موضعي در اتصال تير- ستون قاب بررسي شود. كه در اين راستا ، چند اتصال بتن آرمه (آسيب ديده و آسيب نديده) داراي نقيصه تير با ارتفاع كاهش يافته ساخته شده و سپس با اجراي اين روش بهسازي، تاثير ان بر رفتار اتصال بتني (مقاومت، سختي، جذب انرژي و شكل پذيري) و مقايسه رفتار آن با اتصالات مقاوم سازي نشده و اتصالات بتني استاندارد بررسي شده است. ‏سيستم بهسازي پيشنهادي، متشكل از دستك فلزي و طوقه فلزي مي باشد كه براي تشكيل طوقه فلزي و نصب دستك به طوقه فلزي از اتصالات پيچي با پيچ هاي پر مقاومت استفاده شده است. دستك فلزي مي تواند از انواع پروفيل هاي فولادي موجود دربازار باشد ولي در اين طرح اجرا شده از پروفيل باكسي شكل (قوطي فلزي) استفاده شده است. اين دستك فلزي كه با اتصالات پيچي به طوقه هاي فلزي تير و ستون متصل مي شوند عملكرد خرپايي در ناحيه چشمه اتصال بتني دارند. طوقه فلزي بكار رفته متشكل از4 ورق فولادي است كه متناسب با ابعاد تير و ستون بصورت L ‏شكل خم زده مي شوند و با پيش تنيده كردن پيچ هاي مقاومت بالا طوقه روي سطح بتن تير و ستون نصب مي شود و بتن اين نواحي كه ناحيه انتقال نيرو بين سازه بتني و فولادي است به خوبي محصور مي شود. ‏نتايج حاكي ازان است كه اين سيستم بهسازي مي تواند با ايجاد محصور كنندگي فراوان بتن مقطع تير و ستون و سختي ايجاد شده توسط دستك ها، باعث كنترل تغيير مكان قائم تير و افزايش ظرفيت باربري ان شده و در جلوگيري از افت سختي اتصال ، باعث افزايش چشمگير جذب انرژي اتصال بتني در برابر بارهاي رفت و برگشتي شود. همچنين در بررسي تاثير اين روش بهسازي بر كاهش آسيب هاي ناحيه چشمه اتصال و نواحي بحراني تير و ستون و محل تشكيل مفصل پلاستيك نشان داد كه اين سيستم قادر است با ايجاد يك شبكه خرپايي آسيب ها و خسارات ناشي از بارهاي رفت و برگشتي را در ناحيه بحراني تير و ستون و ناحيه چشمه اتصال را كاهش دهد و طول مفصل پلاستيك را طول تير افزايش دهد.

خلاصه عنوان اختراع : ‏ساخت و توليد ميله هاي دست ساز FRP ‏و بكاركيري تكنيك مجلايد NSM ‏براي ‏مقاوم سازي سازه هاي بتني ضعيف ‏در كشور ما سازه هاي بتني بسياري وجود دارند كه نياز به مقاوم سازي در برابر بارهاي وارده بخصوص خطر زلزله دارند تا ايمني بهره برداري ان ها افزايش يابد و احتمال اسيب به اموال و نفوس كاهش يابد . روش هاي مختلفي براي مقاوم سازي سازه ها وجود دارند كه بيشتر آن ها معمولا با صرف هزينه و زمان زياد قابل انجام هستند ، بنابراين ارائه يك روش مقاوم سازي موثر كه به زمان و تكنولوژي كمتري نياز داشته و داراي توجيه اقتصادي نيز باشد، ضروري به نظر مي رسد. روش جديد يك روش سريع و كم هزينه با كارايي بالا و رفتار مناسب نسبت به روش هاي مقاوم سازي متداول موجود است كه در دهه اخير در دنيا مورد استقبال خوبي قرار كرفته و به تدريج جاي گزين روش هاي قديمي تر شده است. اين روش مبتني بر استفاده از ميله هاي كامپوزيتي پيش ساخته شده كارخانه اي و تكنيك مخصوص شيارزني مي باشد . ‏از انجائيكه تهيه ميله هاي استاندارد FRP ‏بخصوص با جنس كربن براي استفاده در اين روش، به دلايل زيادي مشكل و پر هزينه است و در ايران هم توليد نمي شود ‏، بنابراين شكل جديدي از ميله هاي FRP ‏كه بصورت ابتكاري با استفاده از صفحات الياف FRP ‏كربني و يك هسته چوبي قابل توليد است و در اين طرح (اختراع ) با هزينه بسيار كم و سرعت بالا ساخته شدند و مورد آزمايشات متعدد لازم قرار گرفتند و مشخصات مكانيكي آن ها هم بدست امدند. ´ ‏به منظور بررسي كارايي و اقتصادي بودن اين نوع ميله ها براي مقاصد عملي و اجرايي، تعدادي تير بتني واقعي ساخته شدند ‏و با استفاده از اين پيله ها با روش NSM ‏در برش و خمش مقاوم سازي شدند و در آزمايشگاه سازه دانشگاه سمنان مورد آزمايش بارگذاري قرار گرفتند. ساخت ميله هاي FRP ‏با اين روش نشان داد كه توليد اين نوع ميله ها كاملا سريع و آسان بوده و با هزينه كم و حتي با استفا ده از نيروهاي كم تجربه در محل كارگاه قابل توليد است. همچنين مقاوم سازي نمونه ها با استفاده از اين ميله ها نشان داد ‏كه استفاده از اين ميله ها داراي توجيه علمي و فني بوده و استفاده از ان ها در تقويت تيرهاي بتني موجب افزايش قابل ملاحظه در ظرفيت باربري، توزيع مناسب ترك ها و كنترل تغيير شكل هاي المان تقويت ‏شده مي گردد.

در سازه هاي خمشي دهانه بلند، ابعاد المان هاي سازه اي بسيار افزايش يافته كه باعث افزايش ميزان مصالح ، هزينه ، و وزن سازه و نيروي زلزله وارد به سازه مي شود ولي با تشكيل يك قاب مركب متشكل از ستون بتني و تير فولادي بر بسياري از مشكلات سازه اي در قاب هاي فولادي و بتني مي توان فائق آمد . مهمترين بخش در اين گونه قاب ها، اتصال بين ستون هاي بتني و تيرهاي فلزي هستند كه نه تنها بايد عملكرد خوبي را از خود نشان دهد بلكه بايد مشكلات موجود در اتصالات بتني و فولادي را برطرف نمايد و با عملكرد توام بتن و فولاد بتواند انژي بالاتري در خود مستهلك كند .اگر چه اتصال تير به ستون بتني داراي نقش كليدي در انتقال نيرو هاي زلزله دارد ولي به دليل تراكم آرماتور و مشكلات اجرايي ، با نواقص زيادي به خصوص با بتن هاي كم مقاومت اجرا مي گردد لذا به خوبي محصور نمي گردد و در اثر بار هاي سيكلي لرزه اي ، ترك هاي بزرگي رخ داده و تغيير شكل هاي زيادي در ساختمان هاي بتني بعد از زلزله اتفاق مي افتد و امكان ترميم نيز در اين ناحيه به راحتي وجود ندارد . يك ساختمان بتني بايد در زمان طولاني و مرحله به مرحله و طبقه به طبقه و با هزينه بالاي قالب بندي و با سرعت پائين انجام مي شود علاوه بر آن ساختمان هاي فولادي نيز با دارا بودن تيرهاي بزرگ در مقايسه با ستون ها ، داراي دريفت بالا با احتمال كمانش در ستون ها بوده و نياز به اجراي جوش هاي نفوذي با مشكلات زياد در اجراي يك اتصال گيردار تير به ستون به خصوص در ستون هاي جعبه اي مي باشد . جهت بهره مندي از اتصالي با ستون با ممان اينرسي بالا نسبت به تير فلزي با سختي كمتر و ايجاد محصور شوندگي و كاهش مشكلات جوشكاري تير فلزي به ستون فلزي و افزايش سرعت اجرا تير و ستون به همراه امكان اجراي سقف ها ،يك اتصال نوين تير فلزي به يك ستون بتني (از طريق يك المان واسطه حلقوي فلزي) طرح ريزي و ساخته شده است .

بتن اليافي در حقيقت نوعي كامپوزيت است كه در اثر اضافه نمودن الياف به بتن بسياري از خصوصيات مكانيكي و مهندسي بتن، از قبيل مقاومت خمشي، مقاومت كششي، مقاومت در برابر خستگي، مقاومت در برابر سايش، ظرفيت باربري پس از ترك خرودگي و ويژگي هاي چقرمگي به طور چشمگيري افزايش مي يابد. اين تركيب كامپوزيتي، يكپارچگي و پيوستگي مناسبي داشته و امكان استفاده از بتن به عنوان يك ماده شكل پذير نيز جهت توليد سطوح مقاوم را فراهم مي آورد. به منظور بررسي پارامترهاي مختلفي اعم از نوع الياف، درصد الياف، تأثير دولايه نمودن دال، نحوه ي قرارگيري و جابجايي لايه ها، تأثير وجود آرماتور در دال نسبت به حالت بدون آرماتور و ... تعداد 29 دال يك طرفه به ابعاد 10*30*135 سانتي متر به صورت تك لايه و دو لايه با لايه هاي بتني متفاوت و در دو حالت با آرماتور و بدون آرماتور توسط بتن معمولي و بتن اليافي فولادي و بتن اليافي مسلح شده با الياف پلي پروپيلين با درصدهاي حجمي متفاوت الياف فولادي و پلي پروپيلن ساخته و تحت آزمايش خمش قرار گرفتند و ميزان مقاومت خمشي، نحوه ي ايجاد و گسترش ترك، ظرفيت باربري، طاقت خمشي و ميزان جذب انرژي آنها مورد مقايسه قرار گرفت. نتايج نشان داد كه در دال هاي بدون ارماتور با بتن معمولي، شكست در لحظه ي ترك خوردگي به صورت آني و سريع اتفاق افتاد در حالي كه در دال هاي بتني اليافي اين پديده بعد از لحظه ي ترك خوردگي به صورت تدريجي تا زمان شكست نمونه ادمه يافت. در مواقعي كه از بتن اليافي به جاي بتن معمولي در لايه ي فوقاني دال استفاده شد خردشدگي بتن با خرابي كمتري همراه بود. در مقايسه ي بين ميزان بار ماكزيمم و جذب انرژي نيز با توجه به نوع و درصد الياف و نحوه ي قرارگيري لايه ها و همچنين وجود يا عدم وجود آرماتور نتايج مختلفي به دست آمد و پيشنهادات لازم طراحي براي استفاده اين دال ها در طراحي ها و مقاوم سازي ارائه شد. براي مثال نمونه هاي دال يك طرفه ي دولايه با آرماتور كه بتن معمولي در لايه ي فوقاني و بتن اليافي فولادي در لايه ي تحتاني قرار دارد با افزايش درصد الياف فولادي در لايه ي تحتاني از 0/5 به 1 و 2 درصد تغييرات مقدار بار ماكزيمم به ترتيب 1 و 1/15 برابر و ميزان جذب انرژي نيز به ترتيب 1/16 و 1/61 و در نهايت شكل پذيري نيز به ترتيب 1/02 و 1/29 برابر مي گردد.

خلاصه ساخت و توليد خاموت هاي دست ساز FRP وبكارگيري به جاي خاموت هاي فلزي در بسياري از سازه هاي امروزي به خصوص در سازه هايي كه در مناطق جنوبي كشور و سواحل خليج فارس و درياي عمان ساخته مي شوند بحث خوردگي و كاهش ظرفيت سازه و از دست دادن بخشي از توان سازه براي تحمل بارهاي ثقلي و جانبي به دليل خوردگي آرماتورهاي طولي و عرضي، يك موضوع جدي مي باشد. به همين دليل يافتن يك روش براي اينكه بتوان با استفاده از آن از كاهش ظرفيت سازه جلو گيري كرد بسيار مهم مي باشد . از جمله عواملي كه از آن به عنوان آسيب هاي خوردگي ياد مي شود مي توان به مواردي نظير كاهش شكل پذيري سازه، كاهش ظرفيت باربري در مقابل بار هاي ثقلي، كاهش ظرفيت باربري در مقابل بارهاي جانبي، كاهش مقاومت برشي سازه، كاهش مقاومت خمشي سازه، ايجاد ترك هاي زياد در سازه اشاره كرد. در دهه هاي اخير تلاش هاي زيادي در اين مورد انجام گرفته است كه از جمله آن ها مي توان به استفاده از سيمان هاي ضد سولفات و همچنين كاهش نفوذ پذيري بتن با استفاده از مواد افزودني نظير ميكروسيليس و همچنين استفاده از بتن هاي خاص با نفوذ پذيري كم اشاره كرد كه كه هيچ كدام از اين روش ها درمان صد در صد نمي باشد و فقط تا حدودي باعث كاهش خوردگي ميلگردها مي شوند. اما با آمدن الياف fRP و به تبع آن ميلگردهاي FRP مي توان گفت كه تا حدودي اين مشكل رفع شده است. همان طوري كه مي دانيم امتفاده از مصالح جديد و به خصوص كامپوزيت ها به جاي فولاد در دهه اخير در دنيا به شدت مورد علاقه بوده است. همچنين با توجه به اين كه اكثر سازه هاي نفتي و گازي ما، در مناطق جنوبي كشور وجود دارند و همانطوري كه مي دانيد خاك اين مناطق به شدت خورنده مي باشد و باعث صدمه ديدن اين تاسيسات مي كردد، لذا بر آن شديم تا با ارائه يك روش ساخت موثر كه علاوه بر كم هزينه بودن داراي عملكرد خوبي نيز باشد ارائه كنيم. همانطوري كه گفته شد از يك سازه بتن آرمه معمولي كه به ميلگردهاي فولادي مسلح است، چنانچه در زمان طولاني در مجاورت عوامل خورنده نظير نمك ها، اسيدها و كلرورها قرار گيرد، قسمتي از مقاومت خود را از دست خواهد داد. به علاوه فولادي كه در داخل بتن زنگ مي زند، بر بتن اطراف خود فشار آورده و باعث خرد شدن آن و ريختن پوسته بتن مي كردد و همچنين به علت آنكه ميلگرد هاي طولي داراي قطر بزركتري نسبت به خاموت ها مي باشند آسيب وارده به آن ها به مراتب كمتر از خاموت ها مي باشد لذا مي توان ميلگردهاي طلولي را به صورت فلزي به كار برد ولي از آنجا كه خاموت ها داراي قطر كم و نزديكتر به محيط خارج مي باشند ، امكان آسيب ديدن آن ها بيشتر مي باشد و در صورتي كه بتوان اين خاموت ها را با مصالح ضد خوردگي ساخت ديگر مشكل خوردگي آن ها برطرف مي شود و از آنجا كه استفاده از خاموت هاي پيش ساخته نياز به وارد كردن آن ها از كشورهاي ديگر دارد، لذا ما بر آن شديم تا از خاموت هاي دست ساز استفاده كنيم تا علاوه بر ارزانتر بودن آن ها امكان دسترسي آسان به اين خاموت ها نيز فراهم باشد.