هدف از اين طرح، دستيابي به طرح بهينه روسازه پل جعبه اي پس كشيده در كوتاه ترين زمان و با كمترين تلاش مي باشد. معيار بهينگي، هزينه كل روسازه با در نظر گرفتن هزينه هاي بتن، فولاد پيش تنيدگي، آرماتورها و قالب بندي مي باشد. تمام مراحل بارگذاري، تحليل، طراحي و بهينه سازي پل بطور كاملا خودكار انجام شده و در نهايت طرح بهينه همراه با جزئيات كامل ارائه مي شود. به منظور بهينه سازي از الگوريتم ژنتيك كه شاخه اي از هوش مصنوعي بوده و قادر به شناسايي مينيمم كلي در زماني كوتاه مي باشد استفاده شده است. اين طرح قادر به ارائه طرح بهينه يك پل جعبه اي با مشخصات مورد نظر طراح از جمله طول و عرض پل، مشخصات مصالح، هزينه هاي مصالح، حداقل و حداكثرهاي اجرايي، تنظيمات الگوريتم و ساير مشخصات پل مي باشد.

خلاصه توصيف اختراع اين اختراع كه "دستگاه آزمايش بار چرخه¬اي وصله مكانيكي آرماتورها مطابق ASTM A1034 " ناميده مي¬شود، مربوط به صنعت ساختمان در دو شاخه عمران و مكانيك مي‌شود. يك مشكل فني موجود در اجراي سازه‌هاي بتن¬آرمه اين است كه اين است كه روش¬هاي نوين وصله¬كاريآرماتورها (مانند وصله مكانيكي)، "وصله تحكيم¬يافته لرزه¬اي" مي¬باشد يا خير. براي رفع اين ابهام، مطابق استاندار ASTM A1034 بايد آزمايش بار چرخه¬اي (بار كشش و فشار) روي نمونه ميلگرد وصله¬شده انجام شود. يكي از شرايط اين آيين¬نامه، جلوگيري از كمانش جانبي نمونه مي¬باشد، كه فراهم كردن اين شرايط با دستگاه موجود در بازار (دستگاه تست كشش و فشار يونيورسال) امكان¬پذير نمي-باشد بنابراين در حال حاضر امكان انجام اين آزمايش وجود ندارد. به عنوان راه¬حل براي رفع اين مشكل در اين اختراع دستگاه¬ي پيشنهاد و ساخته شده است كه در آن مي¬توان تمام شرايط ذكرشده در استاندارد ASTM A1034 را برآورده كرد و نمونه ميلگرد وصله شده در شرايطي كه از كمانش جانبي آن جلوگيري مي¬شود تحت بار چرخه¬اي رفت و برگشتي قرار مي¬گيرد و طبق يك الگوي مشخص، بار افزايش مي¬يابد تا نمونه به زوال برسد. كاربرد اصلي اين اختراع براي كنترل كيفيت وصله¬هاي آرماتور در سازه هاي بتن¬آرمه و بررسي رفتار لرزه¬اي (عملكرد تحت بارهاي كشش و فشار) هركدام از وصله‌هاي مكانيكي و ديگر وصله¬هاي سربه¬سري آرماتورها مي¬باشد.

اين اختراع به ارائه يك سيستم ساختماني تحت عنوان " سيستم شبكه شش ضلعي هگزاگريد ((Hexagrid" به منظور بهبود كارآيي سيستم هاي سازه اي مي پردازد. هدف از ارائه اين سيستم تأمين مقاومت لازم در برابر بارهاي جانبي ( زلزله، باد.. ) و بارهاي ثقلي به طور بهينه و همزمان تأمين نيازهاي معماري مي باشد. اين سيستم به صورت مجموعه اي از شبكه هاي شش ضلعي داراي عملكرد خرپايي و چهار ابر ستون در گوشه هاي پلان است. شبكه هاي شش ضلعي از اتصال مجموعه اي از گره و اعضاي قطري و قائم تشكيل مي شود كه در كارخانه يا كارگاه تهيه و در محل نصب مي شوند. اعضاي قطري مي تواند با مقاطع جعبه اي، لوله اي و I شكل طراحي شوند. اتصال كف ساختمان به اين سيستم سازه اي مفصلي ساده است. پيكربندي خاص اين سيستم سازه اي متفاوت سيستم هاي رايج متعامد قابي (شامل تير و ستون) باعث تلفيق دو عملكرد معماري و سازه شده است .

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.

مطالعات در زمينه استفاده از ميدان‌هاي مغناطيسي در صنعت ساختمان در ابتداي راه خود مي‌باشد. در حاليكه پديده‌ الكترومغناطيس در ساير علوم، سرچشمه اغلب اكتشافات و فناوري‌ها در دو قرن اخير بوده است. اين موضوع را مي توان به دليل عدم وجود دستگاه مناسب كه بتواند ميدان مغناطيسي را روي نمونه‌هاي بتني استاندارد اعمال كند، عنوان كرد. زيرا ثابت شده است كه ساختمان‌هاي در مجاورت نيروگاه‌ها و مراكز انتقال فشار قوي برق، داراي تغييراتي در خواص خود در اثر وجود ميدان‌هاي مغناطيسي قوي خواهند شد. اختراع حاضر مي‌تواند آغازگر تحولي شگرف در طراحي سازه‌هاي بتن آرمه در معرض ميدان‌هاي مغناطيسي باشد. دستگاه بنحوي طراحي و ساخته شده است كه اولأ بتواند ميدان مغناطيسي هم سنگ با ميدان‌هاي واقعي را ايجاد نمايد و ثانيأ متناسب نمونه‌هاي بتني استاندارد كه ملاك پذيرش آيين نامه‌هاي بين المللي است، باشد. اين دستگاه از طريق ولتاژ و جريان الكتريكي متغير، توانايي توليد ميدان‌هاي مغناطيسي مختلف را دارد و مي‌تواند جهت آزمايش نمونه‌هاي استاندارد استوانه‌اي و مكعبي بتن در حالت تازه و سخت شده بكار رود. همچنين اين دستگاه بنحوي ساخته شده است تا بتواند همزمان با ساير آزمايشات بتن بكار رود. از طرفي از آنجا كه دستگاه اختراعي داراي هزينه نسبتأ پايين و قابل حمل است، مي‌تواند در جهت بومي سازي در كشور نيز مورد توجه قرار گيرد. تأثيرات ميدان‌هاي مغناطيسي بر خصوصيات ريز ساختاري بتن نشان داده است كه اين پديده مي‌تواند بر بهبود خصوصيات سازه‌اي بتن و همچنين توسعه كنترل سازه‌هاي بتن‌آرمه هوشمند تأثير مثبتي داشته باشد. اثبات شده است كه اعمال ميدان مغناطيسي روي نمونه‌هاي بتني سخت شده و در معرض بارگذاري مي‌تواند مقاومت فشاري بتن را افزايش دهد. در حاليكه اعمال ميدان روي بتن تازه، تحركاتي در بتن ايجاد كرده و مي‌تواند جهت كمك به عمليات ويبره بتن به ويژه در مناطق با آرماتورگذاري فشرده مورد توجه قرار گيرد. در حين بتن‌ريزي و بخصوص در مورد بتن‌هاي حاوي الياف فولادي، ميدان مغناطيسي با ايجاد ارتعاش و لرزش در مواد فولادي بصورت يك ويبراتور عمل كرده و كار متراكم ساختن بتن در قالب را آسان مي‌گرداند، در صورتي كه براي نمونه‌هاي غير مغناطيسي عمل تراكم زمان نسبتأ بيشتري را طلب مي‌كند.

اتصالات تير-ستون بتن آرمه نقاط حساس و كليدي قاب هاي خمشي بتن آرمه هستند كه نقش انتقال بارهاي ثقلي و جانبي را از تير به ستون بر عهده داشته و در صورت آسيب ديدن در برابر بارهاي زلزله موجب تخريب اعضا و حتي تخريب كلي سازه ميشود. يكي از مهمترين عوامل شكست اتصالات بتني، ضعف برشي هسته به دليل تركهاي قطري است كه علاوه بر انهدام اتصال، كارايي ستون را نيز مختل كرده و از آنجا كه ترميم اين ناحيه بسيار مشكل است، كارايي سازه نيز از بين مي رود. در اين اختراع، پس از بررسي هاي عددي و آزمايشگاهي بسيار بر روي اتصالات بتن آرمه، سعي شده است طرحي اجرايي و نوآورانه ارايه گردد كه بتواند با بالاترين بازده، ضعف برشي اتصالات بتني را از بين ببرد. در طرح پيشنهادي با استفاده از قرارگيري بولت هاي تقويتي بر روي نبشي هاي از قبل تعبيه شده در چهار كنج اتصال علاوه بر تقويت برشي اتصال، محصورشدگي اتصال نيز افزايش مي يابد كه اين موضوع نيز موجب بهبود عملكرد اتصال در بارهاي لرزه اي و افزايش شكلپذيري مقطع ميشود. نتايج آزمايشات و تحقيقات و همچنين ميزان اثربخشي طرح پيشنهادي در قسمت توصيف اختراع بطور مفصل ارايه گرديده است. طرح ارايه شده قابليت استفاده در ساختمانهاي موجود و ساختمانهاي در حال ساخت را دارد بگونه اي كه در ساختمانهاي موجود داراي ضعف برشي در محل چشمه اتصال ميتواند بعنوان طرح مقاومسازي و در ساختمانهاي در حال ساخت نيز ميتواند بعنوان طرح بهسازي مورد استفاده قرار گيرد.

اتصالات تير-ستون بتن آرمه به دليل نقش كليدي كه در انتقال بارهاي ثقلي و جانبي از تير به ستون دارند از اهميت بالايي برخوردارند. با بررسي ساختمان هاي خسارت ديده در زلزله هاي اخير مشخص شده است كه اتصالات تير-ستون بتن آرمه جزء آسيب پذيرترين اعضاي قاب هاي خمشي بتن آرمه مي باشند. عمده ترين نوع شكست اتصالات بتن آرمه شكست برشي ناشي از كمبود آرماتورهاي عرضي و عدم محصوريت كامل در اين ناحيه مي باشد. شكست اتصال مي تواند خسارات جبران ناپذيري ايجاد كند و يا حتي موجب انهدام كل سازه شود. در اين اختراع، پس از مطالعات بسيار در زمينه مقاومسازي و بهسازي اتصالات تير-ستون بتن آرمه، طرحي نوآورانه و در عين حال اجرايي ارايه گرديد. بمنظور بررسي ميزان تاثير طرح تقويت پيشنهادي يك برنامه ازمايشگاهي شامل 6 نمونه اتصال تير-ستون بتن آرمه طرح ريزي شد. سيستم تقويت پيشنهادي علاوه بر اينكه از شكست برشي چشمه اتصال جلوگيري مي كند، عملكرد اين اعضا را در برابر بارهاي جانبي به مقدار قابل ملاحظه اي بهبود مي بخشد. در طرح پيشنهادي با قرارگيري نبشي هاي فولادي در چهار كنج چشمه اتصال و اتصال آن ها به يكديگر بوسيله بولت هاي پس تنيده، محصوريت در محل چشمه اتصال افزايش مي يابد. با توجه به اينكه افزايش محصوريت در محل چشمه اتصال موجب افزايش ظرفيت باربري، افزايش جذب انرژي و افزايش شكل پذيري مقطع مي شود، در ارايه روش پيشنهادي سعي شده است از اين خاصيت بتن نهايت استفاده برده شود بگونه اي كه تقويت ارايه شده موجب محصوريت كامل بلوك بتن چشمه اتصال مي شود. در اين روش علاوه بر استفاده از بولت هاي تقويتي پس تنيده در صفحه اتصال بتن آرمه كه موجب افزايش محصوريت در دو بعد درون صفحه بارگذاري مي شود، با اجراي بولت هاي پس تنيده عمود بر صفحه بارگذاري، محصوريت در جهت عمود (بعد سوم) نيز افزايش مي يابد كه اين موضوع موجب افزايش ظرفيت اتصال و بهبود عملكرد آن در بارهاي لرزه اي مي شود. نتايج مربوط به برنامه آزمايشگاهي بطور مفصل در قسمت توصيف اختراع شرح داده شده است. طرح ارايه شده قابليت استفاده در ساختمان هاي موجود و ساختمان هاي در حال ساخت را دارد بگونه اي كه در ساختمان هاي موجود داراي ضعف برشي در محل چشمه اتصال مي تواند بعنوان طرح مقاومسازي و در ساختمان هاي در حال ساخت نيز مي تواند بعنوان طرح بهسازي مورد استفاده قرار گيرد.

هدف از ابداع مهاربند كمانش‌تاب تمام فولادي لوله‌اي با كلاهك‌هاي انتهايي دستيابي به‌نوعي مهاربند مقاوم در برابر كمانش، كم‌حجم، سبك، ارزان و بي‌نياز از فناوري پيچيده است تا با نصب آن در سازه توان استهلاك انرژي سازه افزايش ‌و خسارت وارد بر آن كاهش يابد. براي اين منظور از دو لوله فولادي متداخل استفاده مي‌شود كه لوله‌هاي داخلي و بيروني به ترتيب اعضاي باربر و مقاوم كننده هستند. جهت افزايش سختي، كاهش دوران خارج از صفحه و جلوگيري از كمانش موضعي، دو كلاهك به شكل مخروط ناقص از طرف قطر كوچكشان به‌عنوان بخش انتقالي به دو انتهاي عضو باربر جوش مي‌شوند. اتصال مهاربند به سازه، از طريق صفحاتي است كه به قطر بزرگ كلاهك‌ها جوش مي‌شوند. با نصب مهاربند در سازه، نيروهاي فشاري و كششي ناشي از ارتعاش سازه توسط صفحات انتهايي و كلاهك‌ها به عضو باربر مي‌رسند. اين عضو تحت بار فشاري شروع به كمانش كرده تا جايي كه با تكيه دادن ‌بر لوله بيروني، كمانش آن متوقف مي‌شود. جلوگيري از ادامه كمانش عضو باربر سبب مي‌شود تا اين عضو نيروي بيشتري را تحمل كرده و با وارد شدن به ناحيه غير ارتجاعي باعث استهلاك انرژي بيشتر و كاهش خسارت وارده برسازه شود.

دستك هاي قوسي مجهز به عناصر پشت بند (ASHRs) به عنوان يكي از روش هاي نوين بهسازي لرزه اي ساختمان هاي بتن آرمه محسوب مي شود كه سه معيار لازم كارا بودن، اقتصادي بودن و با مداخله كمتر (زيبايي هنري داشتن) را براي اجراي عملي بهسازي سازه‌‌ها داراست. بطور كلي مي توان گفت كه ASHRs شامل دو قسمت اصلي دستك قوسي فولادي (ASH) و يك عنصر پشت‌بند (RE) هستند كه با يك اتصال مفصلي به همديگر متصل مي شوند. دستك هاي قوسي را مي توان با دو نوع عنصر پشت‌بند به صورت پيوند و يا حلقه فولادي مجهز نمود. اتصال مفصلي بين اين عناصر با دستك هاي قوسي بوسيله قطعات U-شكل برقرار مي گردد كه نحوه اتصال پيوند فولادي با قطعات U-شكل توسط جوش و نحوه اتصال حلقه فولادي با قطعات U-شكل توسط توسط پيچ‌هاي پر‌مقاومت كه يك روش ابتكاري محسوب مي شود ايجاد مي گردد. همچنين كل مجموعه را مي توان به صورت پيش ساخته بعد از رويهم گذاري در محل مربوطه روي اجزاي تير و ستون بتن آرمه نصب نمود.