برطبق آزمایشات تجربی اتصالات مفصلی بطورکامل بصورت مفصلی عمل نکرده و مقداری از ممان تیر را به ستون منتقل می کنند، همچنین اتصالات صلب نیز بطور کامل بصورت صلب رفتار نکرده و ممکن است مقداری رفتار انعطاف‌پذیر از خود نشان دهند، بر همین اساس در حالت طراحی به روش الاستیک اتصالات به سه دسته اتصالات مفصلی، صلب و نیمه صلب تقسیم می شوند. درطراحی پلاستیک اتصالات ممکن است به دو دسته اتصالات با مقاومت بالا و اتصالات با مقاومت پایین تقسیم شوند. در اتصالات با مقاومت بالا مقاومت اتصال بیشتر از مقاومت تیر وابسته است و به هنگام ایجاد مفصل‌ پلاستیک این مفصل در تیر تشکیل می‌شود، درحالیکه در اتصالات با مقاومت پایین، مفصل در اتصالات ایجاد می‌شود.
بنابراین می‌توان گفت به استثناء حالت اتصال مفصلی که در قاب‌های مقاوم خمشی کاربرد ندارد چهار حالت اتصال صلب با مقاومت بالا اتصال نیمه صلب با مقاومت بالا اتصال صلب با مقاومت پایین و اتصال نیمه صلب با مقاومت پایین درسازه‌های مقاوم خمشی می‌توانند مورد

 استفاده قرار گیرند.

استفاده از اتصالات نیمه صلب درسازه‌ها علاوه بر این که از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است بخاطر تعدیل در مقادیر نیروهای عضو مربوطه از نظر رفتار سازه‌ای و شکل‌پذیری بسیار بهتر عمل می‌کنند. در آیین‌نامه‌ها و مراجع موجود مباحث مربوط به شناخت اتصالات نیمه صلب و تأثیر آن بر خواص و رفتار سازه به اندازه اتصالات مفصلی و صلب گسترده نبوده و درحد تحقیقات و مباحث خاص مطرح شده است. اتصالات نیمه صلب هم بر خواص الاستیک و هم بر خواص پلاستیک سازه تأثیر گذاشته و رفتار سازه را تغییر می‌دهند. از جمله این تغییرات را می‌توان تغییر در عکس‌العمل‌های انتهایی تیر ماتریس سختی ماتریس جرم زمان تناوب و رفتار لرزه‌ای سازه را نام برد که در ذیل به بررسی هریک پرداخته می‌شود[1].
2-2- مروری بر ادبیات
فراهانی با بررسی عوامل موثر بر ضریب رفتار اتصال صفحات کناری برای ستون‌های دوبل به این نتایج رسید که با افزایش تعداد طبقات و تعداد دهانه‌های قاب، ضریب  افزایش می یابد و همچنین با افزایش تعداد طبقات،  کاهش می یابد ولی افزایش تعداد دهانه‌های قاب تأثیر زیادی روی  نخواهد داشت و با افزایش تعداد طبقات، ضریب رفتار نیز افزایش می یابد و همچنین با ارائه رابطه ای برای تعیین ضریب رفتار، ضریب رفتاری برابر 10 را برای این اتصال پیشنهاد کرد[2]. شیراوند با بررسی رفتار غیر خطی سیستم اتصال تیر به ستون دوبل با استفاده از صفحات کناری به این نتایج رسید که اتصال تیر به ستون دوبل با استفاده از صفحات کناری دارای مقاومت و شکل‌پذیری مناسبی می‌باشد و میتوان از آن در قاب‌های خمشی ویژه برای مناطق با لرزه خیزی زیاد استفاده نمود[3]. ناطق الهی نیز با بررسی رفتار اتصال تیر به ستون قوطی شکل با استفاده از صفحات کناری به این نتایج رسید که مفصل پلاستیک در تیر و در فاصله ای دور از بر ستون تشکیل می‌شود و مقاومت، سختی و میزان شکل‌پذیری قابل قبول دارد که به این دلیل، میتوان از آنها در قابهای خمشی ویژه در مناطق با لرزه خیزی زیاد استفاده نمود[4]. قائد رحمت با بررسی اتصال با صفحات کناری از چند جنبه که عبارت است؛ از خمش حول محور قوی تیر، خمش حول محور ضعیف تیر، تأثیر اتصال بر سختی انتهایی تیر در برابر پیچش و نیز قابلیت عکس العمل کابلی اتصال در حالت مقطع موضعی ستون، به این نتایج رسید که این اتصال قادر است مفصل پلاستیک را از ناحیه اتصال دور نگه دارد و به چرخش‌های پلاستیک بالایی برسد و همچنین این اتصال موجب افزایش مقاومت در برابر خمش حول محور ضعیف تیر و افزایش سختی در مقابل پیچش تیر خواهد شد و نیز در حین قطع موضعی ستون، قابلیت تحمل نیروهای محوری ستون را دارد. در این تحقیق با توجه به نقاط ضعف اتصال، راهکارهایی جهت اصلاح عملکرد آن داده شده است که این راه حل ها بصورت تئوری مورد بررسی قرار گرفته است. در این رابطه کار آزمایشگاهی نیز صورت گرفته که نتایج آن صحت کارهای تئوری را تأئید می کند، در این نمونه ها اضافه نمودن اجزای جدید به اتصال علاوه بر افزایش ظرفیت شکل‌پذیری مدلها، سبب بهبود رفتار و افزایش ظرفیت باربری اتصال شده است[5]. یخچالیان با بررسی رفتار سیکلی اتصالات خمشی دوطرفه با صفحات کناری و ستون دوبل به این نتایج رسید که این اتصال مقاومت بالایی دارد و با ایجاد مفصل پلاستیک در تیر باعث بروز رفتاری شکل پذیر در سازه می‌شود[6]. رحمانی و همکاران نشان داده‌اند به طور كلی مقادیر ضریب رفتار برای مدل‌های دارای صفحات كناری تحت تأثیر مؤلفه شكل‌پذیری آن است ولی مقادیر ضریب رفتار برای مدل‌های بدون صفحات كناری تحت تأثیر مؤلفه مقاومتی آن بوده و پائین بودن مؤلفه شكل پذیری ضریب رفتار، نشان از این دارد كه رفتار این سازه از نظر شكل پذیری چندان مناسب نیست. و نشان داده‌اند که وجود صفحات كناری باعث افزایش ضریب رفتار می گردد[7].

و کلیات تحقیق
در این فصل ابتدا به معرفی آلیاژهای هوشمند حافظه شکل و خواص آنها پرداخته و در ادامه به بیان اهداف و ساختار پایان نامه می پردازیم.
1-1- معرفی آلیاژهای حافظه شکل
از زمان توجه به زلزله و اثرات مخرب آن در سازه های مختلف سالهاست که می گذرد و همچنان زلزله به عنوان یکی از مخربترین حوادث طبیعی معرفی می شود.
طراحی ایمنی ساختمان ها در برابر زلزله همچنان یکی از پرحاشه ترین زمینه هائی است که مهندسی سازه با آن مواجه است، اما باافزایش دانش و اطلاعات نسبت به فعالیتهای لرزه ای و پاسخ های سازه ای و با دسترسی به فناوری جدید تمرکز فکری طراحان تغییر پیدا کرده است.خرابی بسیاری از سازه های طراحی شده با روش های سنتی و همچنین پیشرفت روش های تحلیلی و بهبود چشمگیر عملکرد یارانه ها از جمله عوامل تغییر در فلسفه طراحی سازه ها در سالهای اخیر بوده اند.امروزه ثابت شده که طراحی سازه ها به صورتی که برای مقابله با زلزله های شدید رفتار کاملاً الاستیک داشته باشند از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نمی باشد. امروزه به جای  طراحی ساده جهت جلوگیری از تخریب سازه ها سعی طراحان بر آن است که در مدت زمان وقوع زلزله از پدید آمدن خسارت سازه ای ماندگار در سازه جلوگیری کنند و حتی بهره برداری از سازه را پس از وقوع زلزله امکان پذیر سازند.
در نتیجه در طراحی سازه ها از روش هائی مانند کنترل غیر فعال سازه ها در برابر زلزله استفاده می شود. در این روش برخی اعضای سازه ای خسارت هائی را در هنگام زلزله شدید متقبل می شوند تا بدین وسیله تنش(تلاش) های وارد بر اعضای اصلی مانند ستون ها کاهش یافته و از این طریق سازه از آسیب عمده در امان بماند.
یکی از شیوه های جدید کنترل سازه ها در برابر زلزله استفاده از سیستم های هوشمند است.
سیستم های هوشمند در سازه های مهندسی سیستم هائی هستند که به طور خودکار قابلیت انطباق رفتار سازه در پاسخ به بارگذاری غیر

 مترقبه  را دارا می باشند تا بدین وسیله ایمنی ، افزایش عمر و کارائی سازه تامین گردد.

یکی از تکنولوژی های جدید که امکان دستیابی به این هدف را میسر می سازد ، ساخت و توسعه مواد هوشمند است.
مواد هوشمند موادی هستند که موقعیت ها را به خاطر می سپارند و با محرک های مشخص می توانند به آن موقعیت بازگردند. یعنی در شرایط مختلف محیطی تغییر فیزیکی پیدا می کنند. به عبارت دیگر می توان گفت مواد و سازه های هوشمند اشیائی هستند که شرایط محیطی را حس میکنند و با پردازش اطلاعات بدست آمده نسبت به محیط واکنش نشان می دهند.
در اکثر موارد این مواد از توانائی پاسخ به بیش از یک شرایط محیطی برخوردار هستند و پاسخ آنها قابل پیش بینی است.
دسته مهم و معروفی از مواد هوشمند فلزهائی هستند که به آلیاژهای حافظه دار (SMA)[1] معروفند.
هوشمند بودن این مصالح از آن جهت است که می توانند در فازهای متفاوت رفتاری ، پاسخ های  متفاوتی از خود نشان دهند. این مصالح هوشمند نه تنها به دلیل خاصیت میرائی خود باعث اتلاف انرژی در هنگام زلزله می شوند بلکه این قابلیت را دارند که بعد از وارد شدن زلزله سازه را به حالت اولیه برگردانند.
سه ویژگی ممتاز این مواد عبارتست از:حافظه داری ، سوپر الاستیسیته و قابلیت میرائی بالا.
الف) حافظه داری[2]  : SMA ها دارای نوعی خاصیت تعلیم پذیری می باشند که به آن اصطلاحاً اثر حافظه شکل می گویند. اثر حافظه شکل عبارت است از قابلیت بازیافت یک شکل معین وقتی که به آلیاژ تا دمای  معینی حرارت داده شود.
یعنی اگر SMA ها با ترکیب شیمیائی مشخص تحت عملیات حرارتی مناسبی قرار گیرند توانائی بازگشت به شکل یا اندازه از قبل تعیین شده را از خود نشان می دهند.
این مواد را حافظه دار می نامند زیرا می توان آنها را به هر شکلی درآورد و سپس با یک عامل خارجی (مانند گرم کردن یا جریان الکتریسیته) به حالت اولیه بازگرداند.به همین دلیل گفته می شود که این مواد شکل اولیه خود را به خاطر می آورند.
پس اینکه SMA ها حافظه دار هستند یعنی قابلیت ذخیره سازی انرژی مکانیکی و نیز آزادسازی آن را دارا هستند.
ب) قابلیت میرائی بالا[3]  هنگامی که ساختمان ها در معرض زلزله یا امواج تحریک ناشی از انفجار قرار می گیرند ضروری است بخشی از محتوای انرژی تحمیل شده  به سازه از طریق مسیرها و فرایندهای مشخص و دارای ظرفیت جذب انرژی کافی به شیوه ایمن و با کمترین خسارت ممکن مستهلک گردد تا از تاثیرات مخرب یک چنین پدیده ای با الگوهای بارگذاری نا مشخص و غیر قابل پیش بینی کاسته شود.
آلیاژهای حافظه دار شکلی نسبت به سیستم های متداول مستهلک کننده انرژی دارای مزایا و ویژگی های منحصر به فردی هستند که از آن جمله می توان به عدم نیاز به تعویض پس از زلزله ، مقاومت بالا در برابر خوردگی و خستگی ، ظرفیت شکل پذیری بالا، ظرفیت میرائی بالا، دوام ، قابلیت بازگشت به حالت اولیه به وسیله اعمال دما و تحمل کرنش بدون باقی گذاشتن کرنش پسماند اشاره کرد.
ج) سوپر الاستیسیته[4] :از جمله مهمترین خصوصیات این آلیاژها عدم باقی ماندن تنش و کرنش پس ماند بعد از انجام بارگذاری لرزه ای است.یعنی بعد از اینکه این آلیاژ در اثر بارگذاری لرزه ای جاری شدو انرژی لرزه ای را مستهلک نمود توانائی بازگشت به حالت اولیه را دارد. البته این امر در برخی از فازهای این آلیاژ میسر است.
این آلیاژها در بیشتر موارد شامل Cu-Al-Niو Cu-Zn-Alو Ni-Tiهستند که ما در این پایان نامه خواص آلیاژ Ni-Ti  را بررسی می کنیم.
این آلیاژ با نام های  Ni-Tiو Tee-Nee و Nitinol  معروف است و در فارسی نیز  با نام های آلیاژ حافظه دار ، آلیاژ خودشکل و آلیاژ با حافظه شکل ترجمه شده است.
در نیتینول دو حرف اولی مربوط به نیکل ، دو حرف بعدی تیتانیوم و سه حرف آخر نام آزمایشگاه نادول اوردانس می باشد.
ازنیتینول به صورت سیمی استفاده می شود. در نگاه اول این سیمها همانند سیمهای معمولی به نظر می آیند که به راحتی تغییر شکل می دهند و رسانای الکتریسیته نیز هستند؛ اما در مقایسه با سیمهای معمولی فولادی و مسی بسیار گرانترهستند. و علت آن این است که این سیمها حافظه دارند. به عنوان مثال می توان آنها را به هر شکلی درآورد و سپس با گرم کردن آنها تا دمای بالای ۹۰ درجه سانتیگراد به حالت اولیه شان برگرداند
و دیگر اینکه می توان این سیمها رابرنامه ریزی کرد تا شکل خاصی را به خاطر بسپارند. این کار به این صورت انجام می شود که شکل دلخواه به سیم داده می شود و سپس به سیم به مدت تقریبی ۵ دقیقه با دمای ۱۵۰ درجه سانتیگراد گرما داده می شود یا جریان الکتریسیته  از آن عبور داده می شود. حالا می توان سیم را به هر شکل دیگری درآورد و برای برگشت آن به شکل اولیه کافی است  در آب داغ انداخته شود.دسته دیگری ازمواد با حافظه شکلی سیمهای ماهیچه ای هستند که از آلیاژهای نیکل و تیتانیوم ساخته شده اند و در دمای اتاق به راحتی می توان آنها را تغییر شکل داد. نکته ای که این موادرا جذاب می کند این است که با عبور جریان الکتریسیته با نیروی خوبی (که می توان ازآن استفاده کرد) به شکل اولیه خود برمی گردند.
2-1- اهداف و ساختار پایان نامه
دراین رساله خواص منحصر به فرد آلیاژهای حافظه شکل فوق ارتجاعی برای کاربرد در مهندسی زلزله سازه ها مورد مطالعه قرار خواهد گرفت.
به این منظور یک عضو SMA دو سر مفصل به عنوان قطعه ای از یک بادبند در یک سازه یک طبقه در نرم افزار SAP مدل شده و تحت اثر رکوردهای مختلف زلزله با شتاب های مختلف مورد تحلیل دینامیکی غیرخطی(تحلیل تاریخچه زمانی با انتگرال گیری مستقیم) قرار می گیردو میزان نسبت تغییر شکل ماندگار این عضو به مقدارماکزیمم تغییر شکل تجربه شده در طی زلزله تحت عنوان قدرت بازگردانندگی اعضای SMA بررسی می شود.
مدل سازی مصالح با ترکیب المان های LINK بر اساس نتایج آزمایشگاهی موجود انجام می گیرد.
با توجه به تحقیقات اندکی که به علت عدم توجیه اقتصادی استفاده از این آلیاژها صورت پذیرفته و با توجه به خواص منحصر به فرد آنها و کاربرد عالیشان در مهندسی زلزله ، هدف این تحقیق دستیابی به آگاهی بیشتر از رفتار مصالح مدرن مفروض جهت کاربرد در کنترل سازه ها و بررسی نحوه تأثیر نوع زلزله بر چگونگی رفتار این آلیاژها می باشد.
بدین منظور پس از معرفی خواص و کاربرد آلیاژهای حافظه شکل و بررسی چگونگی عملکرد این آلیاژها در بروز خواصشان در فصل دوم، در فصل سوم به شرح درباره چگونگی مدل کردن SMAها می پردازیم و در فصل چهارم به بررسی نتایج حاصل از تحقیق و ارزیابی قدرت بازگردانندگی SMAها خواهیم پرداخت.در پایان و در فصل پنجم با بحث و بررسی نتایج حاصله به نتیجه گیری و ارائه پیشنهادات خواهیم پرداخت.
[1]-Shape Memory Alloys
[2]-SME:Shape memory effect
[3]-high damping property
[4]-Superelasticity

پیش تنیدگی[1] عبارت است از:  ایجاد یک تنش ثابت و دائمی در یک عضو بتنی به نحوه دلخواه و به اندازه لازم به طوری که، در اثر این تنش مقداری از تنش های ناشی از بارهای مرده و زنده عضو، خنثی شده در نتیجه مقاومت و باربری آن افزایش می یابد. بتن پیش تنیده پس از بتن مسلح در  فرم های ساختمانی به کار گرفته شده  است. در قرن گذشته چندین الگو پیش تنیدگی متفاوت ارائه شده است، اثرات طولانی مدت تنش و انقباض باعث کاهش نیروی پیش تنیدگی می شود، و مزیت و کاربرد بتن پیش تنیده را کاهش می دهد، که این امر با استفاده از فولاد با مقاومت بالا تا حدی قابل جبران است (بیلینگتون 1976، 84-71).
2-1- روش های وارد کردن نیروی پیش تنیدگی
1-2-1- روش مکانیکی
شاید ساده ترین روش فشرده ساختن یک تیر به وسیله یک یا دو جک در مقابل دو تکیه گاه می باشد. این روش در بعضی از پروژه های بزرگ به  کار می رود در بعضی از پروژها می توان  پس از فشرده ساختن تیر بوسیله جک با قرار دادن ورق فولادی بین تیر و تکیه گاه جلو برگشت تیر را به حالت اولیه گرفت، سپس جک ها را آزاد کرد.  اشکال اساسی این روش ها این است که کوچکترین تغییر شکل یا حرکت تکیه گاه، به نحوه قابل ملاحظه ای نیرو را  کاهش می دهد.

2-2-1- روش شیمیایی
در این روش نیروی پیش تنیدگی در اثر استفاده از سیمان های منبسط شونده بوجود می آید. این سیمان ها بر خلاف سیمان های معمولی در موقع گرفتن و سخت شدن به جای منقبض شدن منبسط می گردند، چون وجود کابلهای در داخل بتن جلوی این انبساط طول را می گیرد، در نتیجه مقدار نیروی فشاری در تیر ایجاد می شود. 
3-2-1- روش الکتریکی – حرارتی
در این روش با وصل کردن جریان برق به کابلها باعث ازدیاد طول کابلها شده، سپس کابلها را توسط گیره هائی در همان حال کشیده به تکیه گاه وصل می کنند. پس از قطع کردن جریان و سرد شدن کابل ها، دور آنها را بتن ریزی می کنند و بعد از اینکه مقاومت بتن به حد لازم رسید کابل های کشیده شده را از تکیه گاه آزاد می کنند و در نتیجه نیروی کشیده شدن کابل ها به بتن منتقل می گردد، روش پیش تنیدگی حراراتی به طور وسیعی برای ساختن دالها، تیرها، خرپاها و ستون های چراغ برق مورد استفاده قرار می گیرد (دوبل 1936، 20-9).
3-1- مصالح و تجهیزات
1-3-1- بتن
مقاومت بتن در سازه های پس تنیده می بایست از مقاومت و کیفیت بهتری نسبت به بتن در سازه های ساخته شده از بتن مسلح معمولی، برخوردار باشد. زیرا بالا بودن مقاومت بتن باعث ایجاد گیرش و چسبندگی بهتر بین کابل ها و بتن می شود.
2-3-1- فولاد
فولادهای پیش تنیدگی شامل مفتول ها و کابل های[1] ساخته شده از مفتول یا میلگردهای آلیاژ[2] دار پر مقاومت می باشند.
3-3-1- انواع گیرها و کابل ها
گیره استرند فورس
4-3-1- معیار اساسی پیش تنیدگی
معیار طراحی بتن آرمه چه برای نوع پیش تنیده و چه برای غیر پیش تنیده این است که:
در جایی که در اثر بارگذاری خارجی، کشش ایجاد شود، آرماتور فولادی قرار گیرد، در بتن پیش تنیده آرماتور با مقاومت بالا، به کار می رود و این آرماتور قبل از اعمال بار خارجی کشیده می شود. این کشیدگی اولیه آرماتور بتن مجاور خود را پیش فشرده می کند و باعث می گردد که این بتن بتواند بار بیشتری را قبل از ترک خوردگی تحمل نماید.
در بتن پیش تنیده هیچ تنش و کرنشی چه در فولاد چه در بتن قبل از اعمال بار وجود ندارد. برای ترک دادن بتن در چنین تیری احتیاج به بار نسبتا کمی می باشد. قبل از ترک خوردگی، تنش های کششی ایجاد شده در آرماتور در تیر بسیار کوچک می باشد.
 در هنگام گسیختگی، لنگر وارده با ایجاد تنش های کششی بالا در آرماتور و تنش های فشاری بالا در بتن تحمل می شود.
همانطور که در شکل (1-1) نشان داده شده است، عمل پبش تنیدگی باعث ایجاد یک سیستم تنش – خود متعادل می شود؛ این تنش خود – متعادل عبارت از تنش های کششی بالا در فولاد پیش تنیدگی که منجر به به نیروی کششی p  می شود و تنش های متقابل در بتن که نتیجه آنها یک نیروی فشاری برابر با p است. باید متوجه بود، که چون این دو نیروی متقابل همدیگر را خنثی می کنند، هیچ نیروی محوری یا لنگر خمشی در اثر پیش تنیدگی ایجاد نمی شود (محمودی زاده 1384،12).
با وجود اینکه نیروی محوری و لنگر خمشی خالص در مقطع موجود نیست؛ در اثر پیش تنیدگی،  عضو کوتاه شده و قوس بر می دارد. چون قبل از هرگونه بار گذاری، تنش های فشاری زیادی در بتن موجود است، عضو مورد نظر می تواند بار زیادی را قبل از اینکه تنش تار تحتانی به تنش ترک خوردگی برسد تحمل کند،  بار دیگر در هنگام گسیختگی لنگر وارده به وسیله تنش های کششی بالا در فولاد و تنش های فشاری بالا در بتن تحمل می شود.
فولاد غیر پیش تنیدگی فقط وقتی تحت کرنش قرا می گیرد، که بتن اطراف دچار کرنش شده باشد بنابراین کرنش های کششی بالا فقط در صورتی در این فولاد ایجاد می شود، که بتن اطراف آن شدیدا ترک خورده باشد.
کرنش در فولاد پیش تنیده خیلی بیشتر از کرنش در بتن اطرافش می باشد؛ در شکل (2-1) به این دلیل، حتی قبل از ترک خوردگی بتن، فولاد پیش تنیدگی می تواند دارای تنش های کششی بالا باشد. می توان چنین تصور کرد که فولاد غیر پیش تنیده به صورت غیر مستقیم (از طریق پیوستگی با بتن اطراف) کرنش های وارده را قبول کند، به کمک پیش تنیدگی این طراح است که به صورت غیر مستقیم تنش موجود در  فولاد را کنترل کرده و تغییر شکل های سازه را تنظیم می کند.
بتن پیش تنیده یکی از جدیدترین  فرم های ساختمان است که وارد مهندسی سازه شده است. این روش در ابتدای قرن بیست و یکم توسط مهندس فرانسوی به نام یوجین فرنیسینه[1] با استفاده از برخورد منطقی مواد از جمله فولاد با مقاومت بالا توانست تکنیک پیش تنیدگی با موفقیت به کار ببرد، از این زمان به بعد بتن پیش تنیده به عنوان یک روش ساخت قابل قبول مورد استفاده واقع شد و امروزه در بسیاری از کشورهای توسعه یافته و در حال توسعه در دسترس است.  
ضمنا نیز مواد کامپوزیت یا مرکب امروزه به عنوان یکی از پشرفته ترین و کار بردی ترین مواد جهان صنعتی محسوب شده و روز به روز به رشد این تکنولوژی افزوده می شود.
تاکنون در ضمینه تقویت سازه های بتن مسلح توسط مواد مرکب FRP  [2] تحقیقات زیادی صورت گرفته از جمله این تحقیقات تقویت خمشی تیرها با چسپاندن مواد مرکب به سطوح کششی و تقویت برشی خواهد بود (نشریه 1385، 345).
با توجه به بررسی ها، از این صنعت در ساختمان سازی که تقویت سازه بوسیله مواد مرکب می باشد، پرداخته می شود.
1 Eugene freyssinet
1 Fiber roinforeement polymer
1 Cables
2 All steelbars
1 Prestrressing

پدیده واکنش قلیایی سنگدانه ها واکنشی است  شیمیایی که بین  یون  هیدروکسید که به صورت هیدروکسید  سدیم و پتاسیم  در  سیمان  پرتلند  یافت  می شود و در بعضی از انواع سنگدانه های موجود در  بتن اتفاق می افتد . آب  نیز به عنوان یکی  از  مواد  اصلی بتن نقش یک  کاتالیزور  را در واکنش ایفا کرده و باعث تسریع واکنش می شود .
این واکنش سبب تورم بتن ، ترکهای ریز و در نهایت ترکهای قابل رویت  در بتن می شود . این اثر در  بتن توده  بیشتر قابل ملاحظه  می باشد . این واکنش می تواند  در  دراز  مدت  روی  بهره برداری سازه اثر بگذارد . سازه هایی چون  نیروگاههای برق آبی- سدهای بتنی –  پل ها – دال ها – که در شرایط مناسب  برای انجام این  واکنش  قرار دارند و مانند اینها می توانند تحت تاثیر این واکنش قرار گیرند .
2-1- انواع واکنش قلیایی سنگدانه ها
1-2-1- واکنش قلیایی سیلیسی
این نوع واکنش که شایعترین نوع واکنش سنگدانه هاست بین یون هیدروکسید موجود در سیمان و سنگدانه های سیلیسی ̨  سیلیسی چخماقی ̨  بلورهای آتشفشانی ومانند اینها اتفاق می افتد.
در طی  این نوع واکنش یک ژل سیلیکاتی  در بتن ایجاد می شود  که قابل  انبساط است و سبب تورم و ترک بتن  می شود . در  صورتی  که

  میزان  سنگدانه هایی که از  موادی  چون  شن چرتی تشکیل شده اند در بتن بین 1تا 5 درصد باشد انبساط بتن سریعترشده و پس از 10 سال ترکهایی در بتن دیده می شود.

2-2-1- واکنش قلیایی سلیس- سیلیکات
این نوع واکنش قلیایی بیشتر به دلیل وجود کوارتز رخ می دهدو طی آن علاوه بر بتن ̨  سنگدانه های درشت  بتن نیز دچار انبساط می شوند . در این نوع واکنش پس از گذشت بیش از  20 سال ترکهای بتن قابل رویت است .
3-2-1- واکنش قلیایی کربنات
این نوع واکنش بین سنگ آهک دولومیت و یون هیدروکسید اتفاق می افتد . فراوانی این واکنش نسبت به دو نوع قبل کمتر است و در آن ترکهایی پس از حدود 5 سال در بتن قابل رویت است .
3-1- مکانیسم واکنش قلیایی سنگدانه ها
1-3-1- واکنش قلیایی سیلیسی (ASR )
واکنش ASR  یک  فرایند  چند مرحله ایست . از آنجا که  سیلیس در PH  بالا  ناپایدار است واکنش با حل شدن سیلیس موجود  در سنگدانه ها آغاز  می شود . در این مرحله یون هیدروکسید موجود در قلیای سیمان  به گروه سیانول Si-OH  و  پیوندهای Si-O-Si  شبکه کریستال سیلیکا حمله می کند . فرایند مرحله اول واکنش به طور خلاصه به صورت زیر نشان داده می شود :
در واکنش اول پیوند سیلیکسان  شکسته  و پیوندهای سیانول  شکل میگیرد . این پیوندها با یون هیدروکسید واکنش میدهند . در محیطی که یون   کم باشد  بار منفی حاصل از  واکنش دوم با یون های قلیایی  و  توازن ایجاد می کند . مکانیسم مرحله  دوم  واکنش که  سبب تولید مواد قابل تورم می شود هنوز به خوبی شناخته نشده است . اما به نظر می رسدکه یونهای نامحلول محیط در حفره های  ریز و ترک ها  پخش شده و محصولاتی چون ژل و رسوب و حتی کریستال تشکیل می دهند .
تشکیل ژل سیلیکاتی باعث به وجود آمدن فشار داخلی فزاینده در بتن می شود . این فشار داخلی می تواند ناشی  از  جذب آب یا فشار اسمزی باشد . در تمامی موارد  همین  فشار داخلی است که سبب تورم و انبساط بتن می شود .
واکنشهای  فوق  الذکر تحت  تاثیر عواملی  چون  حرارت  و رطوبت نسبی  و  قابلیت  واکنش پذیری سنگدانه ها قرار دارد  که  به  اختصار  توضیح داده خواهند شد . مکانیسم ASR وابسته به دماست . بدین معنی که هر چه دما بالاتر باشد فرایند سریعتر رخ می دهد و در دماهای خیلی پایین ممکن است واکنش متوقف شود .
این اثرناشی ازآن است که هر دو  فاز مکانیسم  یعنی حل  شدن  سیلیس و تشکیل ژل  سیلیکاتی تحت تاثیر دما قرار دارند .
رطوبت لازمه ASR است . چرا که  هم نقش  حلال  سیلیس را دارد  و هم محیطی برای پخش یونها در حین واکنش فراهم می کند که سبب پیشرفت واکنش ASR در سازه می شود .
میکرو ترکهای ناشی از تورم ASR  ابتدا  پیشاپیش  جبهه  موثر واکنش دیده  می شود . فشاری که تورم ASR در پشت این بخش به وجود  می آورد با تنشهای کششی که در سازه ایجاد می شود خنثی می گردد . در نهایت این تنشهای کششی بر مقاومت کششی بتن غلبه کرده و پاره ای خرابیها در سازه ایجاد می کند .
بنابراین مکانیسم کلی ASR به صورت زیر بیان می شود:
1- حل شدن مشتقات سیلیس که در محیط قلیایی (PH بالا ) ناپایدار هستند.
2- انجام یک سری واکنش و رسیدن سیستم به پایداری شیمیایی
3- به وجود آمدن محصولاتی نظیر ژل سیلیکاتی و میکرو کریستال ناشی از واکنش 
4- تورم بتن و یا سنگدانه ها در اثر جذب محلول حاوی ژل و نیز تورم خود ژل
5- به وجود آمدن فشار زیاد در حدود 5 تا 6 مگا پاسکال در سیمان مجاور
6- ایجاد ریز ترک در سیمان بتن
7- انبساط بتن
8- ترک در بتن

تامین آب تمیز مبنای اصلی استفادۀ پایدار از منابع طبیعی است. در سال 1940 حجم آب تمیز مصرفی جهان 1500 کیلومتر مکعب در سال بوده است حال آنکه در سال 2000 این مقدار به 5000 کیلومتر مکعب در سال رسیده است. تعداد کشورهایی که با بحران آب مواجه هستند از 7 کشور در سال 1955 به 20 کشور در سال 2000 رسیده­اند و این تعداد به 34 کشور در سال 2025 خواهند رسید. اصلی ترین موضوعات جهانی در قرن 21 عبارتند از امنیت غذایی و کیفیت محیط زیست که هر دو موضوع به مدیریت حوزه­های آبخیز بستگی دارند. همچنین محدودیت­ منابع، رشد جمعیت، خصوصیت روان بودن آب، فعالیت­های اقتصادی و به تبع آن رشد تقاضای آب باعث شده است که خصوصیات هیدرولوژیکی حوضه آبریز، خصوصیات اقتصادی-اجتماعی ذی­نفعان و خصوصیات زیست محیطی رودخانه بیش از پیش به هم پیوسته گردند. به همین علت امروزه اثرات یکی بر دیگری در فاصله­ای نزدیک­تر و زمانی کوتاه­تر نمودار گشته و در بلند مدت روند عرضه و تقاضای آب در حوضه آبریز را دچار تغییرات شدیدتری می­نماید. عدم توجه به تعامل خصوصیات هیدرولوژیکی، اقتصادی-اجتماعی و زیست محیطی، تخصیص آب به متقاضیان را با محدودیت مواجه می­کند. از این رو جهان با معضلات فزاینده ای در زمینه بهبود کیفیت آب و تامین تقاضای روبه رشد آن، مواجه است.
2-1- مصارف آب
استفاده از آب به دو دسته عمده تقسیم می­گردد:
1- استفاده­ های مصرفی آب (آبیاری کشاورزی، صنعتی و شهری)
2- استفاده­ های غیر مصرفی آب (برق آبی، تفریحی و زیست محیطی)
 در کشورهای جهان از بین استفاده­های مصرفی آب، آبیاری بیشترین سهم را داراست (حدود 70% که این مقدار در ایران حدود 92% می­باشد)[1]. این درحالی است که با رشد جمعیت علاوه بر مصارف آبیاری، نیاز مصارف شهری و صنعتی نیز در حال افزایش است. این مسئله سبب رقابت بین مصرف کنندگان شده، که تبعاً نیازمند راهکارهای جدیدی جهت مدیریت عرضه آب است. علیرغم توسعۀ تکنولوژی و تکنیکهای کشاورزی، در بسیاری از مناطق جهان تولید مواد غذایی و رشد جمعیت نه تنها همگون نیست (تعدادی از کشورهای آفریقایی)، بلکه حتی با افزایش درخواست مواد غذایی مواجه هستیم. اگرچه نقش عوامل مدیریتی و سیاسی در تأمین مواد غذایی انکار ناپذیر است، اما تنزل کمیت و کیفیت منابع خاک و آب دلیل اصلی کمبود مواد غذایی است. با توجه به اینكه آب یكی از نهاده­های تولید اكثر بخشهای اقتصادی است، مقدار تولید و شاخص­های اقتصادی-اجتماعی وابسته به آن، مانند؛ اشتغال نیروی كار، درآمد حاصل از فروش تولیدات و ارزش افزوده تولید، عرضه كمی و كیفی آب را با محدودیت مواجه می­كند.

سیاست­گذاران و تصمیم­گیران زمینه تخصیص آب با توجه به بهم پیوستگی خصوصیات هیدرولوژیكی، اقتصادی-اجتماعی-زیست محیطی، و برای پرهیز از اشتباه در تصمیم­گیری­ سعی می­كنند اولویتهای لازم را برای لحاظ این به هم پیوستگی، در تحلیل سیاست­ها و ارزیابی دقیق­تر اثرات آنها اعمال نمایند. به همین علت رویكرد برنامه­ریزی مبتنی بر مدیریت عرضه[1] كه با هدف بیشینه سازی عرضه آب برای تقاضاهای آبی عمل می­كند، امروزه به رویكرد مدیریت توامان عرضه و تقاضای[2] آب تبدیل می­گردد.
3-1- مدیریت جامع منابع آب
مفهوم مدیریت جامع منابع آب در دهه ۸۰ قرن بیستم میلادی در پاسخ به مشكلات مدیریت آب مطرح گردید. در مدیریت جامع منابع آب به جای بهره­گیری از روش قدیمی مدیریت از بالا به پایین یا به عبارت دیگر برنامه­ریزی جامع آب كه در آن تمركز بر روی موجودیت آب و توسعه منابع است، از روش جدیدتر مدیریت از پایین به بالا یا به عبارت دیگر برنامه­ریزی جامع سیاست­های آب كه در آن اندركنش موجود بین بخش­های مختلف نیز دخیل گردیده است، استفاده می­شود.
یکی از نکات اساسی در تعریف و اعمال برنامه­ریزی و مدیریت یکپارچه منابع آب، تأکید بر تمرکز برنامه­ریزی و مدیریت در مقیاس و سطح حوضه آبریز به عنوان واحد مکانی تحلیل به جای اکتفا به برنامه­ریزی مجزا در سطح پروژه­های منفرد است. بنابراین پرواضح است که برنامه­ریزی تخصیص بهینه منابع آب بین مصارف و محل­های مصرف رقیب نیز بایستی در واحد مکانی و اشل حوضه آبریز صورت پذیرد. در نتیجه مدیریت یکپارچه منابع آب در سطح حوضه آبریز[1] و یا IRBM، موضوعی دارای اهمیت و قابل توجه برای طراحان، برنامه­ریزان، مدیران و قانون گذاران حیطه مسائل آب بوده که در آن به موضوع مدیریت سیستم­های آبی بعنوان امری تأثیرگذار در محیط طبیعی و اجتماعی-اقتصادی در برگیرنده آنها پرداخته می­شود.
اگر مدیریت یکپارچه منابع آب در حوضه آبریز را به معنای رعایت یکپارچگی و جامع­نگری از منظر:
1- احتساب و تحلیل تمامی عناصر و المان­های پخش شده در گستره مکانی سیستم با هم و روی هم و در تعامل با هم (Spatial Integrity).
2- یکپارچگی تحلیل در گستره زمانی و یا به عبارتی توجه به شرایط هم حال و هم آینده و تغییر پذیری رفتار حوضه در اشل زمانی مناسب و معرف (Temporal Integrity).
3- دیدن منابع آب سطحی و زیرزمینی و حتی منابع خاک با هم و در تعادل با هم (Resource Integrity) در کنار مدیریت مصارف به شکل یکپارچه تحت معیارها و اولویت­بندی­های مختلف (Demand Management).
4- احتساب همزمان اهداف کمی در کنار اهداف کیفی (Quantity-Quality Integrity).
5- پذیرش و لحاظ کردن تعدد اهداف تأمین آب، تولید برق، کنترل سیلاب، حفظ اکولوژی و محیط زیست (Multi-Objective Aspects)، ضمن توجه به ملاحظات اقتصادی-اجتماعی و مناسبات اداری و سازمانی (Institutional Aspects) در سطح حوضه آبریز.
بدانیم، طبیعتا بایستی در جستجوی آندسته از روش­ها و مدل­های ریاضی و تحلیل سیستمی باشیم که قابلیت و سنخیت بیشتر در احتساب جنبه­های پنج­گانه فوق از مدیریت یکپارچه را دارا می­باشند. اصولا با گسترش افق دید و تحلیل از برنامه­ریزی برای یک طرح و پروژه مضوعی و محلی خاص به برنامه­ریزی در سطح و اشل بسیار بزرگتر نظیر کل حوضه آبریز و حتی برهم­کنش آن با حوضه مجاور، هدف اصلی استفاده از یک رویکرد مبتنی بر یکپارچه­نگری و تبع تحلیل و مدل­سازی یکپارچه، آنهم با پتانسیل یکپارچه­نگری از جنبه­های مختلف اشاره شده در بالا و نه صرفا جنبه مکانی آن است. این خصوصیت مهم واقعیتی است که متدولوژی و روش­های تحلیل و مدل­سازی متعاقب آن خود بخود بایستی در برابر آن پاسخگو باشند. بنابراین توانایی در برآوردن نیاز فوق است که مبنای انتخاب متدولوژی و روش­های تحلیل سیستمی مؤثر و سپس مدل­ها و بسته­های نرم­افزاری توسعه یافته بر اساس این روش­ها در برنامه­ریزی تخصیص آب در سطح حوضه آبریز خواهند بود. که این تحقیق در راستای اعمال اصول فوق در سطح حوضه آبریز گاماسیاب انجام می­پذیرد.
1-3-1- مفاهیم
در این قسمت مفاهیم مرتبط با مدیریت جامع منابع آب تعریف می­گردد:
1- توسعه منابع آب: فعالیت­های معمولا فیزیكی، كه منجر به استفاده سودمند از منابع آب با منظورهای منفرد یا چندگانه می­گردد.
2- برنامه­ریزی منابع آب[1]: برنامه­ریزی، توسعه، ذخیره و تخصیص منابع محدود (درون بخشی یا بین بخشی)، منطبق با موجودیت و تقاضا است و با در نظر گرفتن مجموعه كاملی از اهداف ملی، محدودیت­ها و علایق ذی­نفعان.
3- مدیریت منابع آب[1]: مجموعه كاملی از اقدامات فنی، نهادی، مدیریتی، منطقی و عملی مورد نیاز جهت طراحی، توسعه، بهره­برداری و مدیریت منابع آب با هدف كاربری پایدار.
4- مدیریت جامع منابع آب[1]: فرآیندی است كه مدیریت و توسعه آب، زمین و منابع مرتبط را با هدف بیشینه كردن برآیند اقتصادی و رفاه اجتماعی به نحوی متعادل و بدون به خطر انداختن پایداری اكوسیستم­های حیاتی، ترویج می­نماید.
5- خصوصیات هیدرولوژیکی شامل : مقدار ارتفاع بارش، دبی رودخانه، مساحت منطقه مطالعاتی، مقدار ارتفاع تبخیر، تخلخل و ضریب هدایت هیدرولیكی سفره زیرزمینی، ارتفاع متوسط سنگ بستر سفره و ارتفاع متوسط سطح زمین،می­باشد[2].
6- خصوصیات اقتصادی-اجتماعی ذی نفعان: خصوصیات اقتصادی-اجتماعی مورد نظر این تحقیق شامل؛ نرخ رشد جمعیت، راندمان تولید كشاورزی در واحد سطح به تفكیك كشت، و راندمان مصرف آب صنعت در واحد تولید وزنی، می­گردد، كه جزو پارامترهای اقتصادی-اجتماعی مساله تخصیص آب در نظر گرفته می­شوند.
7- خصوصیات زیست محیطی: حداقل مقدار جریان لازم در رودخانه برای حفظ اكوسیستم آن نیاز زیست-محیطی درون رودخانه نامیده شده و بعنوان خصوصیت زیست-محیطی در نظر گرفته شده است.
2-3-1- مدیریت جامع حوضه رودخانه
مدیریت جامع حوضه رودخانه[1] روندی است جهت هماهنگ سازی مدیریت و توسعه منابع آب، زمین، محیط زیست و منابع مرتبط دیگر درون حوضه یك رودخانه برای بیشینه كردن سود اجتماعی و اقتصادی در یك روش متعادل به طوری كه اكوسیستم­های آب شیرین، گونه­ها و خدمات در معرض خطر قرار نگیرند. مدیریت جامع حوضه رودخانه همچنین یك روند مشاركتی برای حل اختلاف و تخصیص آب میان كاربران رقیب می­باشد.
یكی از سیاست­های اصلی از مجموعه روش­ها و فناوری­های خلاقانه مرتبط با مدیریت جامع حوضه رودخانه، طرح جامع حوضه رودخانه [2]است. به عبارت دیگر یك طرح جامع [3]كه چشم انداز و اهداف مدیریت را تنظیم می­نماید و برای روند تصمیم­گیری و تدوین اولویت­ها به كار می­رود، یكی از اجزای اصلی مدیریت جامع حوضه رودخانه است. طرح جامع باید موضوعاتی از قبیل چگونگی برقرار كردن تعادل ما بین نیاز آتی به انرژی برق آبی، حفظ تنوع زیستی، حفاظت از سیلاب، آب شرب و حیات پایدار را مورد توجه قرار داده و راه­هایی برای آنها بیابد. طرح­های فرعی و منطقه­ای باید حتماً همگی تحت این طرح جامع انجام گیرند[3].
3-3-1- استفاده از مدل­سازی در مدیریت و برنامه­ ریزی منابع آب
امروزه با توسعه ابزارهای محاسباتی و پیچیده­تر شدن مسائل، برنامه­ریزی منابع آب به مدل­های كامپیوتری بسیار وابسته شده است. نقش این مدل­ها تعیین روش­های گوناگون موجود جهت رسیدن به اهداف برنامه­ریزی و مدیریت و ارزیابی تأثیرات آنها می­باشد. در حقیقت این مدل­ها تصمیم­گیران را از عواقب تصمیم­هایشان آگاه می­سازند، به طوریكه راهی را فراهم می­نمایند تا برنامه­ریزان و مدیران رفتار هر سیاست مدیریتی یا طراحی سیستم منابع آب پیش رو را قبل از اجرای آن پیشبینی نمایند. بنابراین نقش مدل­ها تولید اطلاعات است نه تولید تصمیم. اطلاعاتی كه بر اساس آن تصمیم­گیران می­توانند تصمیماتی آگاهانه­تر اتخاذ نمایند. نكته حائز اهمیت آن است كه فرآیند مدیریت جامع منابع آب فرآیند پیچیده­ای است كه اجزای متعددی دارد و مدل­سازی تنها بخشی از آن است؛ بنابراین نمی­توان با مدل­سازی تمامی مسائل مرتبط با آب را حل نمود.
[1] Integrated River Basin Management
[2] River Basin master planning
[3] Master Plan
[1] Integrated Water Resources Management
[1] Water Resources Management
[1] Water Resources Planning
[1] Integrated River Basin Management
[1] Supply management
[2] Supply-demand management