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 می­ دهند 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 می­ شود. 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 یک 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 داشته اند تا آیین­نامه­ های 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 تقسیم ­بندی کرد.
در روش­های کلاسیک، طراحی بر اساس حداکثر نیروی اعمال شده به ساختمان، که با ترکیب نیروهای احتمالی بیان­شده در آیین­نامه­ های مختلف به دست می­آید، انجام می­ شود. تک­تک اجزای سازه را براساس روش مقاومت نهایی یا نیروی حداکثر طراحی می­ کنند. اما در روش­های 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 به­ طور کلی رفتار سازه را به گونه­ ای تغییر می­ دهند 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.
گرچه بارهای دینامیکی وارد بر سیستم­های سازه­ای ممکن است ناشی از عوامل مختلفی مانند اثر باد و موج و حرکت خودروها باشد، بدون شک یکی از انواع این بارهای دینامیکی که برای مهندسین سازه از بیشترین اهمیت برخوردار بوده، تحریکی است که توسط زلزله­ها ایجاد می­ شود. البته اهمیت مساله زلزله تا حدودی به علت نتایج زیان­باری است که یک زلزله در یک منطقه پرجمعیت به­جا     می­گذارد. از آنجا که طراحی سازه­های اقتصادی با معماری­ها و ابعاد گوناگون که قادر به تحمل نیروهای حاصل از یک زمین­لرزه قوی باشند، توانایی بالایی را در هنر و علم مهندسی طلب می­ کند، منطقی به نظر می­رسد که رشته مهندسی زلزله به عنوان چارچوبی که در آن کاربرد تئوری­ها و تکنیک­های ارائه شده در دینامیک سازه­ها و … به نمایش گذاشته می­ شود، مورد استفاده قرار گیرد.
توانایی روش­های متداول طراحی و ساخت سازه­های موجود بسیار محدود می­باشد و پاسخگوی نیازهای روزافزون طراحی سازه­های جدید نیست. به عنوان مثال بلندتر شدن ساختمان­ها به دلیل کمبود زمین در کلان شهرها و برآورده کردن نیازهای معماری جدید با فرم­های غیر معمول از جمله مشکلاتی است که نیاز به تکنولوژی­های جدید در امر ساخت و ساز را در کشورمان نمایان    می­ کند.
 

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، می ­تواند 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 می­ شود.
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 می­ شود. بنابراین مهاربند هم در کشش و هم در فشار بدون اینکه کمانش کند، تسلیم می­ شود. همچنین از آنجایی­که کمانش مهاربند جهت استهلاک انرژی مطلوب نیست، این سیستم که رفتار الاستو­پلاستیک دارد، جهت مستهلک کردن انرژی زلزله بسیار موثر عمل می­ کند.]3[
در تحقیق حاضر، مطالعاتی بر روی مهاربندهای مقاوم در برابرکمانش به عنوان یک سیستم مقاوم در برابر نیروهای ناشی از زلزله انجام شده است. از آنجایی­که نصب     سیستم­های مقاوم در برابر زلزله از نظر اقتصادی و مقاوم­سازی، کمک شایانی به رفتار مناسب سازه در برابر بارهای دینامیکی می­ کند، تحقیق بر روی این سیستم­ها دارای اهمیت زیادی می­باشد.
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 می­ شود:

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

• به دلیل پیچیده بودن ساخت، تولید مهاربندهای BRB در انحصار شرکت­های خاصی است.

• در صورت استفاده از فولاد با بازه جاری شدن وسیع به عنوان هسته مقطع، نیروهای اضافه به سازه اعمال خواهد شد.]3[

[1]  Buckling Restrained Brace

بررسی و تبیین ارتعاشات نیرومند زمین در دو شاخه مهندسی سازه (دیدگاه تحلیل رفتار سازه) و مهندسی زلزله (دیدگاه تحلیل رفتار زمین)، دارای اهمیت فراوان است. شایان توجه است كه برای حداقل كردن خسارت حاصل از زلزله های بزرگ، نیازمندی به تدوین، تعمیم و گسترش دیدگاه های تحلیلی نسبت به ارتعاشات نیرومند زمین، بیش از پیش آشكار گردیده است.
زمین لرزه نزدیک گسل دارای مشخصات ویژه ای است که آن را از زمین لرزه حوزه دور از گسل متمایز می سازد. تجربه زلزله های گذشته نشان داده است که این مشخصات، اثرات قابل توجهی روی نیاز لرزه ای سازه ها وارد می نماید. به ویژه در ركوردهای سرعت زلزله های نزدیک گسل، عبارت از وجود سرعت های نموی بزرگ زمین، كه در پی پالس های بلند مدت شتاب ایجاد می شود. نمودی از این اثرات به شكل ایجاد تغییر مكان های نوسانی بزرگ، كه در ركورد تغییر مكان زمین نیز دیده می شود. وجود این مقادیر بزرگ در پارامتر های حركات زمین در نزدیک گسل، مشخصه بارز ركوردهای زلزله ها نظیر زلزله نورتریج، زلزله كوبه، زلزله چی چی تایوان و برای زلزله های حوزه نزدیک گسل یا به بیان دیگر زلزله های با فاصله كم نسبت به گسل لرزه زا می باشند. با توجه به اینکه بسیاری از شهرهای بزرگ جهان از جمله کلان شهر تهران در معرض زمین لرزه نزدیک گسل قرار دارند، نیاز به شناخت خصوصیات زلزله نزدیک گسل و اثر آن بر سیستم های مهندسی بیش از پیش ضروری به نظر می رسد.
 
 

1-2 بیان مسئله

افزایش جمعیت شهرهای نزدیک به گسل های فعال (مانند تهران، تبریز، لوس آنجلس و توکیو)، احتمال وقوع زلزله ای با تلفات بسیار زیاد را در آینده نزدیک دوچندان می کند. این مسئله از این حقیقت ناشی می شود که زلزله نزدیک گسل[1] در مقایسه به زلزله دور از گسل، نیاز لرزه ای بزرگتری می تواند به سازه تحمیل  نماید و در نتیجه باعث وقوع خسارات زیادی در زلزله های گذشته شده است[1]. این مسئله نشان می دهد که بررسی رفتار لرزه ای سازه ها تحت زلزله نزدیک گسل دارای اهمیت بسیاری می باشد.
برخی از مشخصاتی که زلزله نزدیک گسل را از زلزله دور از گسل متمایز می سازد عبارتند از اثر جهت داری[2] ، اثر جابجایی ماندگار[3]  زمانی که جهت پارگی گسل به سمت یک سایت به خصوص باشد و سرعت پارگی گسل نزدیک به سرعت انتشار امواج برشی باشد، در آن سایت اثر جهت داری مشاهده می شود. در این حالت سهم قابل توجهی از انرژی در یک بازه زمانی کوتاه به سایت منتقل می گردد[2]. مقدار زیاد انرژی وارده در بازه زمانی کوتاه، موجب بوجود آمدن یک پالس مجزا در تاریخچه زمانی سرعت زمین لرزه می گردد. این اثر اغلب در مولفه عمود بر گسل قابل مشاهده می باشد[3]. وجود این پالس باعث بزرگتر شدن معیار شدت طیف پاسخ (Sa) در پریودهای نزدیک به پریود پالس می گردد. بنابراین پاسخ سازه ها تحت زلزله دارای پالس، در مقایسه با زلزله دور از گسل متفاوت خواهد بود. گذشته خصوصیت فوق، نگاشت های ثبت شده در طی زلزله های نزدیک گسل اخیر همانند زمین لرزه کوکائلی[4] تركیه (1999) و همچنین زلزله چی چی[5] تایوان (1999)،حاوی مقادیر بزرگی جابجایی دائمی زمین می باشند كه به این پدیده جابجایی ماندگار گفته می شود. این تغییر شکل در طول زمان لغزش در راستای لغزش گسل رخ داده و بنابراین عموما در مولفه موازی گسل قابل مشاهده می باشد. به همین جهت در اکثر موارد با اثرات ناشی از جهت داری ترکیب نمی گردد[4].
[1] near fault ground motion
[2] directivity
[3] fling step
[4] kocaeli
[5] chi chi

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 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 فرایندهائی 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 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 مجموعه ­ای 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 مرحله­ ای 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.

به دنبال پیدایش این مکاتب التقاطی دوره تازه­ای در فلسفه آغاز ­شد که با فلسفه یونانی تفاوت بنیادی دارد. همه شعبه­های فلسفه یونان، فلسفه وجود این جهان محسوس است و این جهان برای فیلسوف امری مقدس است. لذا در جست­وجو برای کشف چگونگی پیدایش جهان است که فیلسوف یونانی به خدا می­رسد و خدا او را به شناسایی جهان و انسان رهنمون می­ شود و از این رو حسرت و آرزوی بازگشت به جهان دیگر در این فلسفه جایگاهی ندارد. البته در برخی رساله­های افلاطون مانند فایدروس این­گونه به نظر می­رسد که مسأله هبوط روح و سپس بازگشت او به وطن اصلی مطرح می­ شود. حقیقت این است که از نظر افلاطون روح سعی می­ کند خود را از علایق مادی برهاند تا به عالم معقول عروج کند، اما برای فیلسوف یونانی این عروج فقط برای توانایی شناخت این جهان است. بنابراین در پی این عروج، بازگشت است. هدف افلاطون از پرداختن به فلسفه، فهمیدن چگونگی نظام جامعه و دولت برای رسیدن انسان به حیاتی آزاد در این عالم است. اما در فلسفه نوافلاطونی و فلسفه­هایی مانند غنوصیه که به موازات آن شکل گرفت، به این عالم به چشم حقارت نگریسته می­ شود و فیلسوف به دنبال گریز از جهان محسوس و یگانه شدن با واحد است و بازگشتی مطرح نیست. حتی اگر فیلسوف نوافلاطونی این جهان را زیبا ببیند، همان­گونه که فلوطین زیبایی این جهان را می­ستاید، اما معتقد است این زیبایی اثر واحد یا خداست و ناشی از این است که این جهان وسیله­ای برای نیل به آن عالم و عروج به سوی واحد است. ذکر این نکته ضروری است که فیلسوفان نوافلاطونی خود را بنیانگذار فلسفه­ای نو نمی­دانند و مقصودشان زدودن انحرافات از فلسفه افلاطون است. اما بی آنکه خود بدانند فلسفه­ای متفاوت از فلسفه یونان و افلاطون به وجود آورده­اند که در هدف و محتوا دارای تفاوت­های اساسی است.[2]

البته در کنار این تفاوت­ها، شباهت­هایی نیز بین فلسفه نوافلاطونی و فلسفه یونانی یا فلسفه افلاطون وجود دارد. از جمله این که زبانی که نوافلاطونیان به کار می­گیرند همان زبان یونانی است و از اصطلاحات فلسفه یونانی استفاده می­ کنند. همچنین فلسفه فلوطین فلسفه تعقل و استدلال است و در برابر فلسفه مسیحی که متکی به ایمان و تعبد و مرجعیت مقامی بالاتر از عقل است، توانسته است حاکمیت عقل را دوباره در فلسفه مستحکم سازد. البته همان­طور که قبلاً اشاره شد در دو دوره آخر­ فلسفه نوافلاطونی، یعنی پس از دوره متعلق به فلوطین، این جنبه کم­رنگ شد و تعالیم دینی و اعمال جادویی جایگاهی یافتند.

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 یک 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
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.
یکی از مواد بازیافتی جدید که در صنعت بتن از آن استفاده می شود لاستیک می باشد. به منظور حل بحران مصرف مقادیر زیاد مواد لاستیکی بازیافت شده، استفاده مجدد از آنها در صنعت بتن یک راه حل امکان پذیر در استعمال این مواد می باشد. پلاستیک های بازیافتی می توانند به عنوان سنگدانه در بتن استفاده شوند. با این وجود، تاکید این موضوع مهم است که استفاده مجدد از مواد بازیافتی به علت هزینه بالای حمل و نقل و تاثیر قیمت کل تمام شده محصولات، هنوز صرفه اقتصادی ندارد. علاوه بر این، مهم است که از هزینه های دیگر نیز غفلت نشود، که مستقیما به نوع بازیافت به ویژه، لزوم به جمع آوری گازهای متصاعد شده در اثر سوزاندن مواد و حضور عنصرهای سمی و ناپاک، مرتبط می باشد.
 
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 روش های 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.
در سالهای اخیر یکی از مهمترین تحقیقاتی که بر روی خواص سخت شده بتن ها آغاز شده، بررسی خواص بتن های سخت شده تحت درجه حرارت بالا می باشد. به طور کلی میتوان گفت که مقاومت بتن مخصوصا در فشار اساسا بستگی به کیفیت خمیر و دانه ها، سختی و چگالی دانه ها دارد. جایگزینی دانه های چگال و سخت با دانه های نرم تر لاستیک با چگالی کمتر به عنوان متمرکز کننده تنش عمل خواهد کرد و باعث ایجاد میکرو ترک در بتن می شود. بنابراین استفاده از اینگونه مواد به صورت پودر تا جایی که مشکلاتی در چسبندگی خمیر و مقاومت ایجاد نکند ، مناسب می باشد. به نظر می رسد وجود فضاهای خالی و ضرایب انبساط حرارتی اجزای تشکیل دهنده بتن از جمله مهمترین پارامترهای موثر برخواص سخت شده بتن پس از قرارگیری در حرارت های بالا می باشد. در این بررسی تاثیر نسبت آب به سیمان و اندازه بزرگترین بعد سنگدانه و همچنین استفاده از پودر لاستیک ضایعاتی بر خواص بتن خود تراکم تحت     حرارت های بالا مورد بررسی قرار گرفته و رفتار این نوع بتن در قیاس با بتن خود تراکم معمولی مورد تحلیل قرار خواهد گرفت تا میزان درصد بهینه خرده لاستیک جایگزینی به جای پودر سنگ در بتن خود تراکم حاصل گردد.
 
فرضیات مسئله
در حرارت های بالا ، تخلخل ناشی از ذوب خرده لاستیک 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)