در این پایان نامه، امکان کنترل پاسخ قابهای ساده چند درجه آزادی به بارگذاری انفجاری دوردست با استفاده از تاندونهای غیر فعال و دستگاههای نیمه فعال تنظیم پذیر مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. در بررسیها از طرحِِ جدید دستگاه تنظیم پذیر که دارای دوشیر کنترل می باشد به همراه دو قانون کنترل (4-3-2-1) و (4-2) استفاده شده است. این دستگاه به عنوان قسمتی از یک سیستم مهاربندی متشکل از تاندونهای تنظیم پذیر در نظر گرفته شده است. برای یک بارگذاری مشخص مطالعات تحلیلی زیادی جهت تعیین بهینه ترین طرح استقرار دستگاههای نیمه فعال تنظیم پذیر در قابهای چند طبقه به روش اجزاء محدود و تحلیل دینامیکی غیر خطی انجام شده است. طرحهایی به عنوان طرح بهینه در نظر گرفته شده اند که اولین پیک تغییر مکان و همچنین ارتعاش آزاد بوجود آمده در فاز دوم بارگذاری را بیشتر کاهش دهند. نتایج تحلیلها حاکی از آن است که طرح بهینه طرحی است که دستگاه تا حدود دو سوم ارتفاع سازه گسترده شده باشد. بر اساس همین نتایج مشخص شد که فاکتور اصلی در انتخاب یک دستگاه نیمه فعال تنظیم پذیر با قانون کنترل مناسب و طرح استقرار موثر تا حد زیادی بستگی به بررسی میزان اهمیت عواملی نظیر تغییر شکل دائمی، ارتعاش آزاد، برش پایه و محدودیتهای مربوط به ظرفیت دستگاه دارد. در مجموع، نتایج حاصله حاکی از کارایی دستگاههای نیمه فعال تنظیم پذیر و خصوصیات نیرو- تغییر مکان منحصر به فرد آنها در مقابله با بارگذاریهای انفجاری دوردست می باشد.

تحلیل تاریخچه زمانی سازه‏ها نیاز به استفاده از یک یا چند شتاب‏نگاشت به عنوان بار لرزه‏ای ورودی در تحلیل سازه در برابر زلزله دارد. در سال‏های اخیر تبدیل موجک پیوسته به عنوان یک ابزار ریاضی نوین در اصلاح شتاب‏نگاشت‏های واقعی و منطبق کردن طیف پاسخ آن‏ها بر طیف طرح مورد استفاده قرار گرفته‏است. این ایده روشی نوین در تولید شتاب‏نگاشت‏های سازگار با طیف طرح بوده و ورود آن به حوزه‏های کاربردی نیازمند بررسی ویژگی‏های این شتاب‏نگاشت‏ها و مقایسه‏ی رفتار لرزه‏ای سازه‏ها تحت اثر آن‏ها و شتاب‏نگاشت‏های واقعی می‏باشد. در مطالعه‏ی حاضر تبدیل موجک در دو روش تطبیق طیفی و تطبیق طیفی تکه‏ای برای تولید شتاب‏نگاشت‏های سازگار با طیف طرح مورد استفاده قرار گرفته‏است. پس از تولید این شتاب‏نگاشت‏ها ابتدا ویژگی‏های حرکات قوی آن‏ها مورد مطالعه قرار گرفته‏است. نتایج این بررسی‏ها حاکی از ایجاد تغییرات قابل‏توجه در ویژگی‏های حرکات قوی شتاب‏نگاشت‏ها در فرآیند تطبیق طیفی موجکی می‏باشد. شدت این تغییرات در حالاتی که بازه‏ی تطبیق طیفی به سمت پریودهای بلند پیش می‏رود بیش‏تر است. پس از بررسی ویژگی‏های شتاب‏نگاشت‏های تطبیق یافته، یک دسته شتاب‏نگاشت واقعی با طیف پاسخ میانگین نزدیک به طیف طرح با استفاده از الگوریتم بهینه‏یابی جستجوی هارمونی انتخاب و پاسخ‏های لرزه‏ای و پراکندگی آن‏ها در چهار سازه بتن‏آرمه 4، 8، 12 و 16 طبقه تحت اثر شتاب‏نگاشت‏های تطبیق یافته و واقعی مورد مقایسه قرار گرفته‏است. مقادیر گریز طبقات تحت اثر شتاب‏نگاشت‏های واقعی و تطبیق یافته در بازه‏های تطبیق 0i و3i انطباق خوبی با هم داشته و تطبیق طیفی موجکی توانسته است میزان پراکندگی پاسخ‏ها را به طور قابل‏توجهی کاهش دهد. در بازه‏ی تطبیق 4i و 5i نیز میزان پراکندگی گریز طبقات تحت اثر شتاب‏نگاشت‏های تطبیق یافته کم است. اما با توجه به عدم پوشش پریود سازه در ناحیه غیرخطی در این بازه‏های تطبیق مقادیر گریز طبقات در این بازه‏ها در شتاب‏نگاشت‏های تطبیق یافته نسبت به شتاب‏نگاشت‏های واقعی کم‏تر بوده و دست پایین هستند. مقادیر نیروی جانبی طبقات نیز در شتاب‏نگاشت‏های تطبیق یافته در بازه‏ی 0i در تمامی قاب‏ها انطباق مناسبی با مقادیر حاصل از شتاب‏نگاشت‏های واقعی داشته‏است. اما تطبیق طیفی به اندازه‏ای که در کاهش پراکندگی مقادیر گریز طبقات در این قاب‏ها موثر بوده، نتوانسته‏است پراکندگی مقادیر نیروی جانبی طبقات را کاهش دهد. در بازه‏ی تطبیق 3i در قاب‏های 4 و 8 طبقه انطباق مناسبی بین مقادیر نیروی جانبی طبقات تحت اثر شتاب‏نگاشت‏های تطبیق یافته و واقعی مشاهده می‏شود. اما با افزایش تعداد طبقات قاب در قاب‏های 12 و 16 طبقه از این انطباق کاسته شده و مقادیر نیروی جانبی طبقات تحت اثر شتاب‏نگاشت‏های تطبیق یافته از شتاب‏نگاشت‏های واقعی کم‏تر هستند. در بازه‏ی تطبیق 4i و 5i در قاب‏های 4 و 8 طبقه مقادیر نیروی جانبی طبقات تحت اثر شتاب‏نگاشت‏های تطبیق یافته کم‏تر از مقادیر نظیر تحت اثر شتاب‏نگاشت‏های واقعی هستند. اما با افزایش تعداد طبقات در قاب‏های 12 و 16 طبقه مقادیر حاصل از شتاب‏نگاشت‏های تطبیق یافته به شتاب‏نگاشت‏های واقعی نزدیک‏تر شده‏اند.

در این پایان نامه روشی برای شناسایی ماتریس سختی و میرایی سازه با استفاده از داده های خروجی تنها و بر اساس روش شناسایی زیرفضا معرفی شده است. در این روش با فرض در دست بودن ماتریس جرم ماتریس حالت شناسایی شده در فضای گسسته زمانی به فرم کلاسیک در حالت پیوسته زمانی تبدیل شده و ماتریس های سختی و میرایی با ضرب ماتریس جرم در آن ظاهر می شوند.

در بسیاری از مسائل کاربردی مهندسی، تحلیل سازه ها عمدتاً با فرض بستر صلب انجام می پذیرد. این در حالی است که وارد کردن اثر انعطاف پذیری بستر سازه می تواند تأثیر بسزایی در پاسخ سازه و خصوصیات دینامیکی سازه ها اعم از پارامترهای مدی (فرکانسها، نسبتهای میرایی و شکل های مدی) داشته باشد. تمرکز این پایان نامه بر بررسی و ارزیابی اثرات ناشی از منظور نمودن اندرکنش خاک – سازه در ارزیابی های خصوصیات دینامیکی سازه های فولادی با درنظر گرفتن رفتار الاستیک و غیرالاستیک است.

هدف تحقیق حاضر، تشخیص آسیب در قابهای فلزی با استفاده از تبدیل ارتقاءیافته هیلبرت هوانگ است که در آن انواع شاخصها از جمله توابع مودی ذاتی، فرکانس آنی و فرکانس میانگین و فاز و انرژی هیلبرت و نسبت میرایی مورد بررسی قرار گرفته است. آسیب در اعضای قاب به دو صورت کاهش مقاومت و همچنین کاهش سختی(تشکیل مفصل) تعریف شده است. با کاهش مقاومت اعضای قاب شاخص فرکانس میانگین برای نشان دادن این کاهش تعریف شده است. با استفاده از این شاخص علاوه بر تشخیص آسیب میتوان شدت آسیب وارده و مکان آسیب به قاب را نیز بررسی کرد که این شاخص روی 3 قاب 1 و3 و 5 طبقه اعمال شده است. به منظور تشخیص تشکیل مفاصل در قاب نیز شاخص نسبت میرایی با استفاده از منحنی پاسخ-فرکانس تعریف شده است. برای بررسی صحت عملکرد این شاخص، بر روی 2 قاب فولادی 1 و 3 طبقه اعمال شده است.

عملکرد نامناسب ستونها در ساختمان های بتنی طراحی و ساخته شده در سالهای گذشته موجب ایجاد نگرانی و توجه به میزان آسیب پذیری آنها در برابر فروریزش شده است. بررسی آسیب های وارد شده به سازه ها پس از زلزله های مختلف و تحقیقات انجام شده در طی این سالها تغییراتی در آیین های طراحی برای رسیدن به رفتار شکل پذیر در ستونها را موجب شده است. اکثر تلاشها در این سالها برای بهبود ضوابط طراحی انجام شده است، اما همچنان اثر نیروی محوری و یا از دست رفتن ظرفیت محوری ستونها در ساختمانهای موجود که در سالهای گذشته ساخته شده، ناشناخته است. اکثر این ستونها دارای آرماتورهای عرضی با فواصل زیاد هستند که مقاومت جانبی کمی برای آرماتورهای طولی و همچنین محصورشدگی ناچیزی برای بتن در بارهای لرزه ای فراهم می آورند. بسیاری از این ستونها از نظر ضوابط آیین نامه های امروزی پذیرفته نیستند. در این ستونها نه تنها تعیین ظرفیت برشی بلکه قابلیت ستون برای تحمل نیروی محوری بعد از تسلیم برشی از اهمیت زیادی بر خوردار است. خرابی این گونه ستونها به علت تغییر شکل­های برشی است که منجر تخریب برشی و سپس تخریب محوری می­گردد. مطالعات آزمایشگاهی زیادی بر روی ستون­های شکل پذیر در سالهای گذشته انجام شده است و در نتیجه آن رفتار لرزه­ای این گونه ستونها به مقدار زیادی شناخته شده است. در حالیکه تحقیقات انجام شده بر روی ستون­ها با طراحی غیر لرزه­ای بسیار محدود است. همچنین اکثر آزمایش انجام شده بر روی ستونها به فاصله کمی پس از کاهش مقاومت جانبی متوقف می­گردد و تعداد آزمایش­های انجام شده تا زمان فروریزش ثقلی بسیار کم است. در نتیجه اطلاعات بسیار کمی در مورد خرابی و مکانیزم فروریزش این ستونهای وجود دارد. به منظور شناخت بهتر رفتار لرزه­ای ستونهای بتنی با جزییات و طراحی غیر لرزه­ای تحقیقات آزمایشگاهی و تحلیلی در پژوهشگاه بین­المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله انجام شد. نتایج این تحقیق در درک صحیح ­تر مکانیزم تخریب و فروریزش این گونه­ ستونها بسیار کمک کننده است.

در سال 1998 روش عمومی برای بیان طیفی از یک سیگنال (اعم از نامانا و غیر خطی) توسط هوآنگ و همکاران که از آن با نام تبدیل هیلبرت-هوآنگ یاد می شود، معرفی گردید. تبدیل هیلبرت-هوآنگ از دو بخش تجزیه تجربی مودی و تحلیل طیفی هیلبرت تشکیل شده است. صرف نظر از محدودیت های تبدیل هیلبرت-هوآنگ در بخش تجزیه تجربی، این تبدیل در بخش تحلیل طیفی هیلبرت نیز دارای محدودیت هایی است که خوانایی و دقت پاسخ های فرکانسی سیگنال ها را تا اندازه زیادی تحت تاثیر قرار می دهد. تاکنون تحقیقاتی به منظور ارتقاء عملکرد تبدیل هیلبرت-هوآنگ انجام گرفته است؛ اما تمرکز اصلی این تحقیقات بر روی قسمت تجزیه تجربی مودی بوده است و در مقابل برای ارتقاء عملکرد تحلیل طیفی هیلبرت تحقیقات کمتری صورت گرفته است.هدف از تحقیق حاضر را می توان در دو قسمت بیان نمود. در قسمت اول، هدف از تحقیق ارتقاء عملکرد تبدیل هیلبرت-هوآنگ در قسمت تحلیل طیفی هیلبرت است به طوری که تبدیل ارتقاءیافته نسبت به روش اولیه، طیف با صحت و وضوح بیشتر از تغییرات متغیر با زمان دامنه و فرکانس یک سیگنال ارائه دهد. هدف در قسمت دوم، پیشنهاد روشی بر اساس تبدیل ارتقاءیافته هیلبرت-هوآنگ برای شناسایی سیستم های سازه ای چند درجه آزاد با اندازه گیری پاسخ ارتعاش محیطی آن ها است.در این تحقیق به منظور ارتقاء تبدیل هیلبرت-هوآنگ، تحلیل طیفی هیلبرت با یک روش پیشنهادی پنج مرحله ای جایگزین شده است و برای صحت سنجی آن، شش مثال عددی در نظر گرفته شده است و در هر مورد مقایسه بین نتایج حاصل از تبدیل های کلاسیک و ارتقاءیافته انجام می شود. در ادامه پس از پیشنهاد یک روش شناسایی بر مبنای تبدیل ارتقاءیافته هیلبرت-هوآنگ، از آن برای شناسایی خواص دینامیکی دو نوع سازه استفاده می شود که در مورد اول داده های حاصل از آزمایش ارتعاش محیطی یک پل (پل بیچوآن) مورد تحلیل قرار می گیرد و پارامترهای دینامیکی این پل شامل فرکانس های طبیعی و اشکال مودی متناظر استخراج می گردد و در مورد دوم، داده های آزمایش ارتعاش محیطی و همچنین رخداد یک زلزله (زلزله پارکفیلد) که در یک ساختمان (ساختمان فاکتور) ثبت شده اند، مورد ارزیابی قرار می گیرد و فرکانس های طبیعی و اشکال مودی متناظر برای سه مؤلفه شرق-غرب، شمال-جنوب و پیچشی این ساختمان استخراج می شود. در هر دو مورد نتایج حاصل از روش شناسایی پیشنهادی با نتایج حاصل از دیگر روش های شناسایی مقایسه می گردد.

یکی از مهمترین مسائلی که امروزه مهندسین سازه با آن مواجه اند کاهش هر چه بیشتر صدمات سازه ای ناشی از رویداد طبیعی است که نهایتا منجر به خسارات جانی می گردد. اصولا سازه ها در مقابل کلیه بارهای قابل وقوع طراحی نمی شوند. اما بارهای بیش از حد انتظار مانند زلزله های قوی همواره می توانند رخ نمایند. از آنجا که زلزله یک رخداد غیرقابل پیش بینی با عدم قطعیت زیاد است ، سازه های پیچیده و گران با کارایی بحرانی که خرابی در آنها مترادف با یک فاجعه است، مانند ساختمانهای مرتفع، برج ها، نیروگاههای هسته ای و اسکله آبهای عمیق ، باید بتوانند خود عکس العمل های رخنموده بیش از حد معینی را به نوعی کنترل نمایند. این مهم با استفاده از کنترل سازه ای امکانپذیر است.در یک تعریف جامع کنترل سازه ای شامل منظم نمودن مشخصه های سازه ای برای اطمینان از عکس العمل مطلوب و مناسب تحت بارهای موثر خارجی است.لازم به ذکر است که در این پایان نامه برای دستیابی به الگوریتمی پایدار از ایده کلی بهینه آنی استفاده شده است.