وبلاگ

به علت اثر گذاری سازه بر خاک و خاک بر سازه تحلیل دینامیکی سازه‌های سنگین مستقر بر سطح زمین (شکل 1-1) نیاز به در نظر گرفتن اندرکنش خاک و سازه دارد، چه در غیر این صورت نتایج تحلیل سازه با دقت کم همراه خواهد بود. در این موارد همواره برای داشتن طرح مطمئن نیاز به ‌ساده‌سازی‌های محافظه کارانه و در نتیجه غیراقتصادی می‌باشد. یکی از راه‌های در نظر گرفتن اندرکنش خاک و سازه، تحلیل مجموعه سازه و خاک با بهره گرفتن از روش اجزا محدود و در نتیجه با المان‌بندی زمین زیر ساختمان (شکل 1-2) می‌باشد. تحلیل سازه به‌همراه زمین مطابق این روش اولاً بسیار پرهزینه بوده و ثانیاً به‌علت عدم توانایی المان‌بندی زمین تا بی‌نهایت از دقت مناسب برخوردار نیست. به‌علاوه از آنجایی که سختی المان‌های خاک با ابعاد مختلف متفاوت می‌باشد، آنالیز انتشار امواج به ‌این روش، امواج انعکاسی و انکساری غیر واقعی در اختیار قرار می‌دهد که به‌نوبه ‌خود دقت محاسبات را کاهش می‌دهد. به‌همین علت با ارزش خواهد بود که توابع امپدانس شالوده‌ها به‌روش تحلیلی به‌دست آیند و جایگزین خاک زیر شالوده گردند (شکل 1-3). تعیین این توابع امپدانس نیاز به ‌تحلیل محیط نیم بی‌نهایت تحت بارگذاری دلخواه در محل استقرار شالوده دارد. از طرفی رفتار خاک زیر شالوده به‌علت پیش‌تحکیمی در طول زمان ایزوتروپ نبوده، بلکه بیشتر شبیه رفتار ایزوتروپ جانبی می‌باشد. در نتیجه به‌منظور واقعی‌تر کردن تحلیل فوق‌الذکر، در این پایان‌نامه محیط ایزوتروپ جانبی به‌عنوان محیط مبنا در نظر گرفته شده و تحت اثر ارتعاش توام افقی و گهواره ای یک شالوده سطحی صلب مربع مستطیل در فضای فرکانسی مورد تحلیل قرار می‌گیرد.
انتشار امواج[1] در یک محیط ناشی از بارگذاری خارجی از جمله مباحثی بوده است که در قرن گذشته بسیاری از محققان و مهندسان در زمینه ریاضیات کاربردی و مکانیک مهندسی را به ‌‌خود جلب کرده است. انتشار امواج در یک محیط ارتجاعی به ‌معنی انتقال تغییر شکل از یک نقطه به ‌نقطه دیگر می‌باشد. بر اساس اصول مکانیک محیط‌های پیوسته، تغییرشکل‌ها مولد تنش‌ها می‌باشند. بنابراین به‌همراه انتقال تغییر شکل‌ها، تنش‌ها نیز از یک نقطه به ‌نقطه دیگر منتقل می‌شوند. به‌همین علت گاهی انتشار امواج در محیط ارتجاعی به‌نام انتشار امواج تنشی[2] نیز نامیده می‌شود. مقاله پایه‌ای در زمینه انتشار امواج مربوط به ‌لمب (Lamb) در سال 1904 می‌باشد [1]. او در این مقاله، انتشار امواج ناشی از یک بار هارمونیک وارد بر یک محیط ایزوتروپ و ارتجاعی نیمه بینهایت را در دو حالت دو بعدی و سه بعدی بررسی کرده و میدان تغییرمکان آنها را به‌دست آورده است. در این مقاله نیروی متمرکز بر حسب زمان  به‌صورت تک هارمونیکی در نظر گرفته شده است به‌طوری که  فرکانس تغییرات نیرو بر حسب زمان می‌باشد. به‌علت تغییرات هارمونیکی محرک (نیروی)، پاسخ سیستم شامل میدان‌های تغییرمکان، کرنش و تنش نیز به‌صورت هارمونیکی بر حسب زمان تغییر می‌کنند1، به‌همین علت جمله  از معادلات حرکت در غیاب نیروهای حجمی حذف شده و معادلات حرکت به‌صورت مستقل از زمان و وابسته به‌  نوشته می‌شوند. در این حالت مسأله انتشار امواج در فضای فرکانسی حل می‌شود. به‌علت حذف متغیر زمان، معادلات حرکت به ‌دستگاه معادلات دیفرانسیل با مشتقات جزئی نسبت به ‌مکان تبدیل شده و در صورتی‌كه محیط ایزوتروپ باشد تجزیه هلمهولتز همواره این دستگاه معادلات را به‌ معادلات دیفرانسیل با مشتقات جزئی و مستقل از یکدیگر تبدیل می‌کند. معادلات حاکم بر توابع هلمهولتز، معادلات موج بوده که وابسته به دستگاه مختصات می ­تواند با بهره گرفتن از روش فوریه (جداسازی متغیرها) و تبدیل هنکل3 و یا روش های دیگر حل شوند. لمب با بهره گرفتن از تبدیل انتگرالی هنکل معادلات حرکت را در حالت سه بعدی حل کرده است [1].
یکی از دلایل استفاده از تبدیلات در حل معادلات دیفرانسیل با مشتقات جزیی کاهش متغیرهای مستقل معادله وتبدیل آن به ‌معادله دیفرانسیل معمولی می‌باشد [17]. در حل مسائل مربوط به ‌محیط‌های نا‌متناهی، معمولاً شرایط مرزی به‌صورت توابع قطعه‌ای پیوسته[1] وجود دارند و تبدیلات انتگرالی[2] این شرایط را به‌صورت توابع پیوسته در فضای تبدیل یافته[3] در می‌آورند. این موضوع یکی دیگر از دلایل استفاده از تبدیلات انتگرالی می‌باشد، چه در غیر این صورت شرایط مرزی به‌صورت مختلط و پیچیده در می‌آیند .
بعد از لمب محققان زیادی در زمینه انتشار امواج در محیط‌های ایزوتروپ تحقیق کرده‌اند و تحقیقات گسترده‌ای را ارائه کرده‌اند که از آن جمله می‌توان اشخاص زیر را برشمرد:

انتشار امواج در محیط‌های ناهمسان[4] در گذشته كمتر مورد توجه قرار گرفته است. در حال حاضر با توجه به ‌استفاده روز افزون از مواد ناهمسان نیاز به ‌تحقیقات در زمینه انتشار امواج در این محیط‌ها بیشتر احساس می‌شود. برای مثال مواد کامپوزیت که در سال‌های اخیر در زمینه علوم مهندسی کاربرد گسترده‌ای یافته‌اند دارای خاصیت نا‌همسانی می‌باشند. از سوی دیگر در زمین‌هایی که خاک تحت اثر نیروی ثقل رسوب کرده است و نهشته‌های طبیعی سربار شده روی هم تشکیل داده است، خاصیت ناهمـسانی وجود دارد.
اما با توجه به ‌ملاحظات کاربردی در زمینه مهندسی محیط‌های ناهمسان معمولاً به‌صورت ایزوتروپ جانبی[5] و یا ارتوتروپیك[6] مدل‌سازی

 می‌شوند. یکی از بررسی‌های اولیه در زمینه انتشار امواج در محیط‌های ایزوتروپ جانبی توسط Stoneley در سال 1949 انجام گرفته است [2]. او نشان داد که وجود مواد با خاصیت ایزوتروپ جانبی می‌تواند منجر به ‌تفاوت‌های قابل توجـهی در زمینه انــتشار امواج نسبت به ‌مواد ایزوتروپ گـردد.

Synge در سال 1957، انتشار امواج ریلی[7] در محیط‌های ایزوتروپ جانبی را بررسی کرده است و نتیجه گرفته که این امواج فقط در صورتی در این محیط‌ها منتشر می‌شوند که محور ایزوتروپی محیط یا عمود بر سطح آزاد و یا موازی این سطح باشد [3]. همچنین او بیان داشته است که امواج ریلی معمولی (در محیط‌های ایزوتروپ) موازی سطح آزاد محیط منتـشر می‌شوند در حالی‌که امواج ریلی کلی (در محیـط‌های نا‌ایزوتروپ) می‌توانند با شیب نسبت به ‌سطح آزاد منتشر شوند [3].
Rajapakse و Wang در سال1991 تغییرمکان‌ها و تنش‌های ناشی از ارتعاش هارمونیک یک جسم صلب در یک محیط ارتوتروپ دو بعدی را به‌دست آورده‌اند [4]. همچنین آنها تغییرمکان‌ها و تنش‌های ناشی از ارتعاش هارمونیک نیروی موثر بر پیرامون یک دایره مدفون در یک محیط ایزوتروپ جانبی را در حالت سه بعدی تعیین کرده‌اند [5]. در این مقاله، آنها دستگاه معادلات حرکت را با بهره گرفتن از سه تابع پتانسیل به ‌دو معادله درگیر[8] و یک معادله مستقل تبدیل کرده و بدون اثبات كامل بودن توابع پتانسیل اختیار شده معادلات به‌دست آمده را با بهره گرفتن از تبدیلات انتگرالی حل کرده‌اند.
رحیمیان و همكاران [16] مسأله لمب را برای محیط ایزوتروپ جانبی پیگیری كرده و معادلات حركت را با بهره گرفتن از توابع پتانسیل اسكندری قادی [7] به‌صورت مستقل در‌آوردند. معادلات به‌دست آمده از توابع پتانسیل را به ‌كمك سری فوریه در امتداد زاویه‌ای و تبدیل هنكل در امتداد شعاعی در یک دستگاه مختصات استوانه‌ای حل كردند. اسكندری قادی و همكاران [8] نیز یک نیم‌فضای ایزوتروپ جانبی متشكل از یک لایه فوقانی و یک محیط نیمه بی‌نهایت تحتانی با رفتار ایزوتروپ جانبی تحت اثر نیروهای سطحی هارمونیكی را تجزیه وتحلیل كرده و با بهره گرفتن از توابع پتانسیل ارائه شده توسط اسكندری قادی حل كرده­اند.
تعیین توابع امپدانس مربوط به شالوده های مستقر بر محیط نیم بینهایت از مسائلی است كه مورد توجه مهندسین ساختمان و محققین ریاضی كاربردی بوده است. اسكندری قادی و همكاران در سال های 2010، 2011 و 2012 توابع امپدانس قائم و خمشی شالوده دایره­ای صلب مستقر بر محیط ایزوتروپ جانبی به روش تحلیلی و با حل معادلات انتگرالی دوگانه حل كرده­اند. همچنین اسكندری قادی و همكاران توابع امپدانس افقی و خمشی را برای شالوده صلب مستطیلی مستقر بر محیط ایزوتروپ جانبی را با فرض شرایط مرزی مستقل و به كمك تركیب روش های تحلیلی و عددی به­دست آورده­اند.
 در این پایان‌نامه در ابتدا معادلات حاكم شامل معادلات تعادل، روابط تنش-كرنش یا معادلات رفتاری و روابط كرنش-تغییرمكان در سیستم مختصات استوانه‌ای بیان شده و در ادامه معادلات حرکت بر حسب مولفه‌های بردار تغییرمکان به‌دست می‌آیند. این معادلات یک دسته معادلات دیفرانسیل درگیر با مشتقات جزئی می‌باشند كه برای مجزا‌سازی آنها از توابع پتانسیل ارائه شده توسط اسكندری قادی در سال 2005 استفاده می‌شود. در ادامه به ‌كمك سری فوریه و تبدیل هنکل توابع پتانسیل در فضای تبدیل یافته به‌دست می‌آیند.
با بهره گرفتن از روابط تغییرمکان-توابع پتانسیل، تغییرمکان‌ها و تنش‌ها در فضای تبدیل‌یافته به‌دست می‌آیند. استفاده از سری فوریه و قضیه تبدیل معکوس، این توابع را در فضای واقعی به‌صورت انتگرالی در اختیار قرار می‌دهد. این نتایج برای نیروی متمرکز  با امتداد دلخواه موثر بر محل دلخواه در سطح نوشته می‌شوند تا توابع گرین تغییرمکان و تنش به‌دست آیند. با بهره گرفتن از توابع گرین به‌دست آمده و نیز استفاده از اصل جمع آثار قوا، تغییرمکان‌های هر نقطه ناشی از نیروی سطحی موثر بر هر سطح دلخواه از جمله سطح مستطیلی به‌دست می‌آیند. مجموعه تغییر مكان های افقی صلب و قائم ناشی از دوران صفحه صلب هر نقطه از صفحه بر حسب تغییر مكان افقی مركز سطح صفحه، ، و دوران كل صفحه حول محور افقی گذرنده از مركز سطح، ، به عنوان شرایط مرزی نوشته می­شوند. تنش ها نیز در سطح نیم فضا و در خارج از محل صفحه مستطیلی به عنوان شرایط مرزی معلوم می­باشند.شرایط در دوردست نیز شرایط مرزی باقیمانده این مساله می­باشند. با توجه به اینكه از تبدیل انتگرالی برای حل معادله دیفرانسیل حاكم بر توابع پتانسیل استفاده شده است، شرایط مرزی در سطح نیم فضا به صورت یک جفت معادله انتگرالی دوگانه كه درگیر می­باشند در می­آیند. از آنجایی كه هندسه مربوط به شالوده پیچیده بوده و با یک سطح مختصات تعریف نمی­ شود، حل تحلیلی معادلات انتگرالی دوگانه بسیار پیچیده می­باشد. لذا با بكارگیری روش اجزا محدود در محدوده تماس شالوده و نیم فضا، مجموعه معادلات انتگرالی فوق به صورت دستگاه معادلات جبری نوشته شده و توابع مجهول شامل تنش تماسی افقی و قائم در نقاط گره ای به­دست می­آیند. از آنجایی كه شالوده صلب می­باشد، این تنش های تماسی در لبه ها و گوشه­های شالوده رفتار تكین داشته و لذا با بهره گرفتن از توابع شكلی كه قابلیت مدلسازی رفتار تكین را دارند، تنش­های تماسی طوری به­دست می­آیند كه این رفتار را مدلسازی نمایند. پس از تعیین تنش های تماسی می­توان نیروی افقی كل و نیز گشتاور لازم برای تغییر مكان های فوق الذكر را تعیین كرد. به این ترتیب بردار تغییر مكان كل صفحه و نیروهای كل مربوطه در اختیار می­باشد. ماتریس تبدیل بردار تغییر مكان به بردار نیروهای كل (نیروی افقی و گشتاور خمشی) را ماتریس امپدانس می­نامیم. با برقراری ارتباط دو بردار فوق، این ماتریس تعیین می­ شود. این ماتریس شامل 4 درایه ، ،  و  است كه به ترتیب تابع امپدانس افقی، تابع امپدانس خمشی یا گهواره­ای و تابع امپدانس توام افقی- گهواره­ای نام دارند. نشان داده می‌شود كه نتایج به‌دست آمده حاصل از این روش برای محیط ایزوتروپ بر نتایج قبلی ارائه شده توسط Luco و Mita و گوییزینا منطبق است [10]. همچنین در این پایان‌نامه، نتایج برای حالت استاتیكی  با حدگیری از نتایج اصلی، به‌دست می‌آیند. در صورتی‌كه  و رفتار محیط به‌سمت ایزوتروپ میل كند، نتایج استاتیكی برای محیط ایزوتروپ به‌دست می‌آیند. برای نشان دادن اثر میزان ناهمسانی نتایج عددی برای محیط‌های ایزوتروپ جانبی با ناهمسانی متفاوت ارائه شده و اختلاف نتایج مورد بحث قرار می‌گیرد.
1 piecewise continuous  function
2 Integral transforms
3 Transformed domain
1 Anisotropic
2 Transversely isotropic
3 Orthotropic
4 Rayleigh waves
5 Coupled
1 Waves Propagation
2 Stress waves propagation
1 Eringen, A.C. and suhubi, E.S.(1975), Elastodynamics, vol. II, Academic Press, New York.
2 Fourier method
3 Hankel transform
1 Impedance function
2 Potential function
3 Adaptive Gradient Element
4 Luco
5 Mita
6 Guzina

سواحل تحت تأثیر عوامل مختلفی مانند موج، جریان و باد قرار دارند. این عوامل موجب فرسایش و رسوبگذاری در سواحل می­شوند. یکی از مهم‌ترین و مؤثرترین فرایندهای انتقال رسوب در مناطق ساحلی، انتقال رسوب كرانه‌ای[1] می‌باشد و بررسی كیفی و كمی این پدیده سبب درك بهتری از رژیم فرسایش و رسوبگذاری در اطراف بندر و سازه‌های ساحلی می­گردد. سرعت و جهت جریان‌های دریایی یکی از اصلی‌ترین پارامترهای هیدرودینامیکی موثر در انتقال رسوب می‌باشند. جریان‌های كرانه‌ای به سبب تأثیرات متقابل موج و بستر دریا، در ناحیة شكست امواج[2] ایجاد می­گردند. در این ناحیه گرادیان ایجاد­­ شده در تنش‌های برشی سبب تشكیل جریان‌های كرانه‌ای می­گردد، كه این جریان‌ها در انتقال بار رسوبی محدوده­ ساحلی نقش عمده‌ای به عهده دارند. منطقه شکست از لحاظ پدیده­های هیدرودینامیکی، فعالترین ناحیه ساحلی است که در آن انتقال رسوب و تغییرات بستر دریا در اثر امواج شکنا و جریان­های نزدیک ساحل به وقوع می­پیوندد. در نزدیکی ساحل، عمق متغیر آب می ­تواند تغییرات عمده­ای در شرایط موج در فاصله کم ایجاد کند. در واقع پارامتر مهم فیزیکی، عمق آبی است که امواج سطحی روی آن حرکت می­ کنند. در طبیعت، عمق آب ثابت نیست و در اثر گردباد، خیزش طوفان یا دیگر دلایل، تغییر می­ کند. این تغییرات سطح آب، بر الگوی شکست موج تأثیر می­گذارد. در ناحیه شکست می­بایست تغییرات موج، تراز سطح آب و مشخصات جریان­های ساحلی محاسبه شود تا بر اساس آنها امکان برآورد تخریب ناشی از طوفان( ناشی از سیلاب یا امواج )، محاسبه تغییرشکل تدریجی خط ساحلی و تغییر شکل پروفیل عمود بر ساحل و طراحی ایمن سازه­های­ ساحلی ( همچون آبشکن­ها و دیواره­ های حفاظت ساحلی) فراهم گردد[1]­.
امواج که به ساحل نزدیک می­شوند تحت تأثیر پدیده­هایی نظیر تفرق و شکست، انرژی آنها افزایش یافته و می­توانند پدیده­های فرسایش را تسریع بخشند. از عوامل مؤثر بر فرسایش سواحل، دخالت­های انسانی و ساخت سازه­های ساحلی است، چنانچه این سازه­ها به درستی جانمایی نگردند، می­توانند اثرات تخریبی قابل توجهی به ساحل و فرسایش آن داشته باشند.
امروزه به­هم­خوردگی شرایط طبیعی سواحل و فرایندهای ساحلی، تحت تاثیر ساخت و سازهای بندری و نیروگاه­های مولد انرژی بطور فزاینده درناحیه ساحلی دریاها و اقیانوس­ها جریان دارد. به­ویژه در سواحل جنوبی دریای خزر در طی 30 سال اخیر، توأم با پیشروی آب دریا، ساخت­و­ساز و دخل­و­ تصرف در این عرصه طبیعی به شدت صورت گرفته است .ضرورت مطالعه این تغییرات که ناشی از عوامل طبیعی و انسانی و تأثیر متقابل آنها می­باشد، در زمینه مدیریت نواحی ساحلی بسیار حائز اهمیت است.
یکی از نرم­افزارهای موجود برای تحلیل جریان و پتانسیل نرخ انتقال رسوب، نرم­افزار Mike 21 می‏باشد. این نرم­افزار توسط موسسه تحقیقات دلفت دانمارک تهیه و گسترش یافته­است که می ­تواند الگوی جریان در بخش­های مختلف ناشی از تغییر عمق جریان در ناحیه ساحلی و همچنین پدیده حمل رسوب را به خوبی مدل نماید. با بهره گرفتن از این نرم­افزار می­توان تغییراتی که در خط ساحل در اثر احداث سازه­ها و هرگونه دخل و تصرف انسانی تعیین نمود.
2-1- بیان مسأله تحقیق
منطقه ساحلی جاییست که موج، ­­ بستر را حس می­ کند و انتهای این ناحیه ساحلی بالاروی موج روی ساحل است. موج در بیرون از ناحیه

 ساحلی به دلیل عدم تماس با بستر متقارن است و با ورود به ناحیه ساحلی دچار آشفتگی شده و بعد از شکست، آشفتگی موج زیاد می­ شود و بسته به ارتفاع موج، دوره­تناوب موج و نوع ساحل به شکل­های مختلف می‏شکنند. بطورکلی چهار نوع اصلی برای شکست امواج در نظر گرفته می­ شود که عبارتند از آشفته، چرخان، ریزشی و لغزان. در اثر شكست امواج در ناحیه كم عمق ساحلی، جریان كرانه­ای ایجاد می­ شود كه علت اصلی جابجایی­ها و نقل و انتقال رسوب در سواحل می­باشد. مطالعه هیدرودینامیکی مناطق ساحلی اولین قدم در طراحی سازه­های ساحلی است و ریخت شناسی سواحل، انتقال رسوب، فرسایش، انتشار و پخش آلودگی، از دیگر پدیده­های مرتبط با ساحل می­باشد. بخش مهمی از مطالعه هیدرودینامیک معطوف به مطالعه جریان­های ساحلی و بررسی علل ایجاد و الگوی آنها می­گردد. جریان‌های موازی با ساحل مسئول انتقال رسوب و آلاینده‌ها به موازات ساحل هستند و زمانی كه انرژی خود را از دست بدهند یا به مانعی همچون موج‌شكن بندرها برخوردكنند، رسوب را برجای می­گذارند و مشكلات جدی برای سازه‌های ساحلی ایجاد می‌كنند[2و3].

در این تحقیق با بهره گرفتن از نرم­افزار MIKE 21 ، الگوی انتشار موج، جریان­های موازی ساحل ناشی از موج و نرخ انتقال رسوب کرانه­ای مدل­سازی شده و در نهایت بر اساس برآورد نرخ انتقال رسوب  کرانه­ای، تغییرات ایجاد شده در خط ساحل دریای خزر در محدوده بندر امیرآباد مورد بررسی قرار می­گیرد.
3-1- اهمیت و ضرورت انجام تحقیق
با توجه به اینكه مناطق ساحلی به ‌طور مستمر در تعامل با محیط آبی دریا و اقیانوس پیرامون قرار دارند، لذا شناخت رفتار محیط آبی دریا و اقیانوس پیرامون در شناخت رفتار سواحل ضروری است. سواحل هر كشور از نظر سیاسی، نظامی، اجتماعی و اقتصادی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است.
 مناطق ساحلی علاوه­ بر ­اینكه دارای توان اقتصادی هستند، به عنوان پلی برای بهره ­برداری از منابع عظیم موجود در دریاها و اقیانوس­ها عمل می­كنند. از این رو حفاظت و عمران مناطق ساحلی دارای اهمیت زیادی است. متأسفانه در كشور ما با وجود داشتن سواحل بسیار طولانی به عمران و حفاظت آنها اهمیت زیادی داده نشده­ است و از این نعمت خدادادی بهره ­برداری بهینه صورت نمی­گیرد.  سواحل طبیعی دریاها اگرچه ممکن است در فرایندهای طوفانی زمستانه دچار فرسایش شوند ولی با فرآوری­های مناسب رسوبی تابستانه شکل هندسی اولیه خود را باز می­یابند، این­گونه سواحل اصطلاحاً سواحل پایدار نامیده می­شوند و سواحلی که به دلایل مختلف و از جمله مهمترین آنها دخالت­های انسانی، مقاطع عرضی وخطوط ساحلی آنها دچار دگرگونی و تغییرات غیر قابل بازگشت می­ شود، را سواحل غیر­پایدار می­نامند. در این میان دریای خزر به دلیل ماهیت نوسانات تراز آب در مقیاس­های فصلی، سالانه و بلندمدت، دارای ویژگی­های خاصی در تعادل سواحل است که در واقع ارضاء پارامترهای مرتبط با ایجاد سواحل پایدار را در طرح­های توسعه­ای با چالش­های بیشتری در مقایسه با دریاهای آزاد مواجه می­نماید. بنابراین شناسایی وضعیت سواحل جنوبی دریای خزر از لحاظ ویژگی­­های فرسایش­پذیری و رسوبگذاری برای تعیین مناطق حساس و ناپایدار در مقابل نواحی رسوبی فعال و پایدار به منزله مسئله اصلی است.
افزایش سطح تراز آب دریای خزر طی 30 سال اخیر به میزان  1.5  متر (طی سال 1357 تا 1387)
 مشكلات بسیار عمده­ای را برای كاربری­ها و جوامع انسانی حاشیه دریای خزر به وجود آورد[2]. درحقیقت توسعه نیروهای هیدرودینامیكی دریا به صورت امواج فرساینده و جریان­های ساحلی ناشی از آن با پیشروی آب دریا در محدوده اراضی خشك ساحلی، شرایط شدت آسیب­پذیری فرسایشی مناطق ساحلی را افزایش داد. بنابراین نوسان­های سطح تراز آب، امواج و جریان­های ساحلی به منزله عوامل موثر بر فرسایش­پذیری مناطق ساحلی دریای خزر محسوب می­شوند و عكس­العمل ساختاری سواحل با توجه به ماهیت رسوب­شناختی و ساختار فیزیكی متفاوت، عامل بسیار مهمی در میزان شدت ناپایداری است.
با انجام این تحقیقات، شناخت بیشتری از جریان­های نزدیک ساحل ناشی از شکست موج حاصل شده و با توجه به نقش مستقیم و غیر­مستقیم این جریان­ها در سازه­های دریایی، فرسایش ساحل و انتقال رسوب، مسائل زیست­محیطی و مطالعه صید و شیلات و از جمله نقش مهم آن در تأثیر این جریان­ها بر فعالیت­های نفتی وگازی در منطقه مورد بررسی، ضرورت انجام این تحقیق کاملأ محسوس به نظر می­رسد.
4-1- نوآوری تحقیق
در سال­های اخیر در بنادری مانند بندرانزلی، بندرنوشهر و بندرکیاشهر در دریای خزر مطالعاتی در زمینه جریان­های ناشی از موج انجام گرفته است. براساس این تحقیق می‌توان میزان نشست رسوب در طرفین موج‌شکن‌های بندر را ارزیابی نمود و عمر مفید بندر را تقریب زد. در صورت وجود شرایط بحرانی که در انتهای مدل­سازی‌ها منتج می­گردد، دستک رسوب‌گیر برای تثبیت شرایط ساحلی و سایر مباحث کنترل رسوب پیشنهاد می­گردد. همچنین بر اساس میزان نشست رسوب در دوره‌های مختلف سالیانه و چندساله که از نتایج مدل­سازی استخراج می­گردد، می‌توان دوره‌های لایروبی و احجام لایروبی را برآورد نمود.
بررسی الگوی رسوب به صورت گرافیکی و نمایش دوبعدی جهت تجسم کردن الگوی واقعیت فرسایش و نشست رسوب در محدوده بندر از نوآوری‌های این تحقیق می‌باشد.
5-1- اهداف تحقیق
اهداف مورد نظر در این تحقیق شامل تعیین وضعیت خط ساحل در منطقه بندری امیرآباد شرایط کنونی و گذشته و ارزیابی میزان و روند تأثیر سازه­های بندری و نوسانات دریای خزر در بازه زمانی مورد مطالعه می­باشد. هدف اصلی این پروژه ارائه یک مدل جهت بررسی الگوی موج، جریان ناشی از موج و بررسی پتانسیل نرخ انتقال رسوب در اطراف بندر امیرآباد می‌باشد.
در این تحقیق، تغییرات و تبعات ایجاد شده در خط ساحل دریای خزر در اثر احداث بندر امیرآباد مورد بررسی قرار می­گیرد. مکان­هایی از ساحل که در اثر تغییرات دچار فرسایش و رسوبگذاری می­گردند، شناسایی می­شوند و در ادامه راهکارهای مقابله با پدیده ­ها بررسی و راهکارهای علاج بخشی ارائه خواهد گردید.
[1]Longshore Sediment Transport
[2]Surf zone

   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 بهره گرفتن از صفحات کناری به این نتایج رسید که اتصال تیر به ستون دوبل با بهره گرفتن 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 بهره گرفتن 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 بهره گرفتن 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 بهره گرفتن 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