پایان نامه حاضر در شش فصل تهیه گردیده که خلاصه مطالب هر فصل در ادامه ارائه گردیده است: • فصل اول: مشخصات ساختمانهای نیمه اسکلت با وجود اینکه ساختمانهای نیمه اسکلت بخش زیادی از ساختمانهای بنایی غیر مسلح موجود در کشور را تشکیل میدهند، منابع و مراجع جامعی در رابطه با مشخصات سازه ای آنها در دسترس نمی باشد. برای رفع این نقیصه در فصل اول با استفاده از منابع موجود و تحقیقات میدانی مطالبی در رابطه با سیستم سازه ای، مشخصات دیوارها و ملاتها، مشخصات سقف طاق ضربی، مشخصات ستونها و شاهتیرهای فولادی، مشخصات پی و اتصالات در این گونه ساختمانی گردآوری شده است. • فصل دوم: آیین نامه های موجود درباره مقاوم سازی ساختمانهای بنایی غیر مسلح از آنجائیکه بحث مقاوم سازی ساختمانهای موجود وارد حیطه مسائل عملی میگردد روشهای پژوهشی و تحقیقاتی در آن کاربردی ندارد. در نتیجه اولین گام در مقاوم سازی انتخاب آیین نامه و دستورالعمل هایی است که نیازهای مقاوم سازی را در عمل مرتفع سازند. نگارش آیین نامه های جدید مستلزم صرف هزینه و زمان زیادی بوده و عملا از توان بسیاری از کشورها خارج است. در عین حال شباهتهای موجود میان ساختمانهای کشورهای مختلف، استفاده از آیین نامه های دیگر کشورها را امکان پذیر می سازد. با توجه به اهمیت موضوع، آیین نامه های موجود در کشور و انتشارات آژانس فدرال مذیریت بحران آمریکا (فیما) در این فصل مورد بررسی قرار گرفته است. • فصل سوم: ارزیابی ساختمان نیمه اسکلت نوعی با دستورالعمل بهسازی دستورالعمل بهسازی لرزه ای ساختمانهای موجود (نشریه 360) بعنوان اولین دستورالعمل بهسازی در کشور تهیه و مورد استفاده قرار گرفته است. علیرغم انتشار آیین نامه هایی کاملتر در این زمینه، دستورالعمل بهسازی بواسطه سهولت استفاده و آشنایی بیشتر جامعه مهندسین با آن، در حال حاضر بعنوان یکی از منابع اصلی مقاوم سازی، مورد استفاده قرار میگیرد. بمنظور مقایسه نتایج حاصل از ارزیابی به روش این دستورالعمل با روشهای تحلیل پیشنهادی، در این فصل ساختمان نوعی انتخابی با روشهای ارائه شده در این دستورالعمل مورد ارزیابی قرار گرفته است و نتایج حاصله ارائه گردیده اند. • فصل چهارم: بهسازی لرزه ای ساختمانهای بنایی غیر مسلح به روش فما 356 با توجه به بررسی های صورت گرفته در فصل دوم، پیش استاندارد فیما 356 بعنوان آیین نامه پیشنهادی برای مقاوم سازی ساختمانهای بنایی غیر مسلح موجود در کشور انتخاب گردید. در عین حال این آیین نامه با تغییراتی تحت عنوان دستورالعمل بهسازی لرزه ای ساختمانهای بنایی غیر مسلح موجود (نشریه 367) توسط سازمان مدیریت و برنامه ریزی منتشر گردیده است. در نتیجه برای استفاده بهینه از این پیش استاندارد، مفاهیم روشهای تحلیلی و روابط محاسبه ظرفیت اعضا بصورت مفصل مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین برای مدلسازی مطابق با الزامات این پیش استاندارد، روشی پیشنهادی ارائه شده است. • فصل پنجم: ارزیابی ساختمان نیمه اسکلت نوعی به روش فیما 356 بمنظور بررسی عملی روش مدلسازی پیشنهادی و یک ارزیابی عمومی از ساختمانهای نیمه اسکلت، در فصل پنجم ساختمان نوعی معرفی شده در فصل سوم مجددا با استفاده از روش فیما 356 مورد ارزیابی و بررسی دقیق تری قرار گرفته است. در این فصل نحوه استفاده از روش فیما 356 و نحوه استفاده از روش مدلسازی پیشنهادی در عمل بررسی شده است. در عین حال با توجه به اینکه ساختمان نوعی مورد بررسی بگونه ای انتخاب شده تا خصوصیات کلی این گونه ساختمانی را پوشش دهد، نتایجی عمومی برای انتخاب روش تحلیل و رفتار عمومی مورد انتظار ساختمانهای نیمه اسکلت، بدست آمده است. • فصل ششم: جمع بندی، نتیجه گیری و پیشنهادات در فصل ششم کاستی های موجود در آیین نامه های مقاوم سازی ساختمانهای بنایی غیر مسلح مورد بررسی قرار گرفته و پیشنهاداتی برای رفع این نقایص ارائه شده است. همچنین نتایج حاصل از ارزیابی ساختمان نیمه اسکلت نوعی مورد ارزیابی قرار گرفته است.

ارزیابی خطرپذیری لرزه ای بر روی جمعیتی از ساختمانها به منظور تعیین مناطقی از شهر که بیشترین احتمال خسارت اقتصادی و جانی بهنگام وقوع زلزله را دارند، انجام شده است که نتایج آن در ارزیابی خسارت ناشی از رخدادهای لرزه ای آینده مهم بوده و زمینه اجرای طرحهای مقاوم سازی را فراهم می سازند. با توجه به اینکه در ایران اغلب ساختمانها با آیین نامه زلزله جدید همخوانی ندارند، بنابراین برای ارزیابی آسیب پذیری نیاز به ابزارهایی برای پیش بینی آسیب پذیری، همچون منحنی شکست ( احتمال تجاوز خسارت از سطوح مختلف خرابی را با پارامتری از شدت زمین لرزه) لازم است، که با آن بتوان تخمینی از نسبت درجات مختلف خسارت وارده بعد از زلزله با توزیع شدت مشخص را به دست آورد و به کمک آنها و با استفاده از سنجش از راه دور و gis، می توان برآوردی از خسارت ناشی از زلزله در مناطق شهری را تعیین کرد. در ایران کارهای پژوهشی محدودی به منظور تهیه منحنی های شکنندگی گونه های ساختمانی انجام شده است، از این رو نیاز به تحقیق بیشتر جهت بهبود و ارتقاء اطمینان در استفاده از این منحنی ها، لازم به نظر می رسد، بویژه در رابطه با ساختمانهای آجری که اغلب ساختمانهای مناطق شهری ایران از این نوع می باشند. در این مطالعه، هدف تهیه منحنی های شکنندگی ساختمان های آجری تهران با انتخاب و بکارگیری یک روش مناسب سازه ای بود. با توجه به مطالعات مختلفی که تاکنون انجام پذیرفته، منطقه 17 شهری تهران از آسیب پذیرترین مناطق تهران می باشد که خوشبختانه بانک اطلاعاتی مناسبی از وضعیت ساختمانهای این منطقه نیز موجود است. لذا در این تحقیق با برداشت میدانی، مدلسازی و تحلیل تعدادی از ساختمانهای منطقه مذکور با یک روش تحلیلی استاتیکی غیرخطی ساده شده، سعی در ارائه منحنی های شکنندگی برای ساختمان های آجری این منطقه شده است و در نهایت تلاش شده تا از این منحنی های شکست، برآوردی سریع از خسارت ناشی از زلزله و همچنین ارزیابی آسیب پذیری ساختمانهای هدف ارائه گردد.

علیرغم گسترش شناخت این واقعیت که امواج زلزله دارای 6 مولفه هستند ، امروزه هنوز فرآیند تحلیل سازه ها بر طبق اصول کلاسیک مهندسی زلزله و تنها تحت تحریک مولفه های انتقالی زلزله انجام گرفته است.در این پایان نامه اثرات مولفه های دورانی زلزله بر رفتار سازه های نامنظم در ارتفاع مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج عددی نشان می دهند که مولفه های دورانی زلزله می توانند منجر به تغییر قابل توجه پاسخ های سازه های گردند.

علاقه به امر زیر نظر گرفتن سازه ها و ردیابی خرابی در آنها در زودترین زمان ممکن در مجامع مهندسی نظیر سازه، مکانیک و علوم فضائی روز به روز در حال افزایش است. علت افزایش فعالیت های تحقیقاتی در این زمینه را می توان مواردی نظیر نگرانی های اقتصادی، پیشرفت های تکنیکی اخیر و خرابی های بزرگ در اثر وقایع طبیعی نظیر زلزله، که به تلفات زیاد انسانی منجر شده است عنوان کرد. علاوه بر آن وضعیت حال حاضر سازه های زیربنائی قدیمی و هزینه-های لازم برای تعمیرات آنها نیز یکی از عوامل محرک برای توسعه روش هایی است که به کمک آنها بتوان خرابی و زوال را در مراحل اولیه آن ردیابی کرد. در نهایت نیز پیشرفت های علمی نظیر افزایش حافظه و سرعت در امر محاسبات، توسعه و پیشرفت سنسورها، نظیر سنسورهای غیرتماسی و کنترل از.....

سنجه شدت جنبش زمین، به عنوان حلقه واسط وضعیت خطر ساختگاه و پاسخ سازه، از اهمیت ویژه ای در تحلیل خطرپذیری سازه ها برخوردار است. ویژگی کلیدی مورد انتظار از یک سنجه ایده آل، «کفایت» آن است. این گزاره بدین معناست که سنجه بکارگرفته شده به تنهایی توصیف کننده کاملی از یک شتاب نگاشت است. مقدار طیف پاسخ شتاب در پریود غالب سازه، sa(t1)، ساده ترین و رایج ترین سنجه شدتی است که در کاربردهای مهندسی مورد استفاده قرار می گیرد. علیرغم شهرت، این سنجه شدت از کفایت لازم برخوردار نیست چرا که پاسخ سازه علاوه بر sa(t1) به صورت آشکاری متاثر از شکل طیف شتاب نگاشت هاست. بنابراین، اگر سازه صرفا بر اساس sa(t1) تحلیل شود آنگاه به احتمال فراوان پاسخ حاصل «اریب» خواهد بود. بررسی نظام مند تاثیر شکل طیف بر اریبی پاسخ برآورد شده و ارایه راهکاری برای کاهش این اریبی هدف اصلی این مطالعه قرار گرفته است. روش تحقیق در این رساله، تحلیل آماری نمونه های متنوع یکدرجه آزادی تحت تحریک مجموعه های متنوع شتاب نگاشت است. ظرفیت فروریزش نیز به عنوان شاخص پاسخ غیرخطی منظور شده است. یکی از مهمترین یافته های این تحقیق آن است که پالایش شتاب نگاشت های سازگار با تراز خطر مطلوب، راهی عملی برای کاهش اریبی پاسخ است. برای تحقق این هدف، شاخص نوآورانه ای به نام اتا (?( به صورت ترکیب خطی اپسیلون طیف پاسخ شتاب در پریود غالب سازه، sa?، و اپسیلون سرعت بیشینه، pgv?، ارایه شده است. با تعیین ? هدف بر اساس تراز مطلوب خطر ساختگاه و پالایش شتاب نگاشت های سازگار با آن، اریبی پاسخ برآورد شده کاهش می یابد. از آنجا که پالایش های پی در پی شتاب نگاشت ها در سطوح مختلف خطر به منظور کاهش اریبی از دیدگاه مهندسی چندان مطلوب و به نوعی عملی نیست، برای غلبه بر این چالش راه حل ساده ای ارایه شده تا ضمن منظور نمودن شکل طیف در برآورد پاسخ سازه نیازی به پالایش های متعدد نباشد. از آنجا که معرفی شتاب نگاشت های مناسب برای تحلیل انواع سازه ها با مشخصات رفتاری گوناگون یک پیش شرط مهم برای عمومیت بخشی به تحلیل غیرخطی سازه ها است، مطالعه ای نظام مند برای بررسی تاثیر پارامترهای رفتاری سازه (پریود وشکل-پذیری) بر انتخاب شتاب نگاشت های معرف صورت پذیرفته است. بر این اساس سازه ها صرفا بر مبنای پریود به شش گروه سازه تقسیم و برای هر گروه هشت شتاب نگاشت معرفی شده است.

انتخاب شتابنگاشت، تعداد و پردازش آن بر قابلیت اعتماد پاسخ تحلیل های دینامیکی غیرخطی اثر گذار است. انتخاب بهینه شتابنگاشت به منظور کاهش هزینه زمانی به طوری که بتواند پاسخ هایی قابل اعتماد از یک سناریو قابل رخداد برای سازه را برآورد کند مورد نیاز جامعه مهندسی است. دراین پژوهش پس از بررسی روش های گوناگون پردازش سیگنال و انتخاب روش مناسب با کمترین مقدار پراکندگی در پاسخ های تحلیل های دینامیکی غیرخطی، شتابنگاشت های سناریو قابل رخداد برای زلزله های ایران معرفی شده است و شتابنگاشت های بهینه برای گروه های پریودی (بر اساس مود نخست سازه) بر پایه سناریو پیشنهادی، برای برآورد قابل اعتماد ظرفیت فروریزش سازه پیشنهاد شده است.

بررسی رفتار سازه ها در زمین لرزه های گذشته نشان می دهد که عوامل متعددی باعث آسیب پذیری سازه ها در این زمین لرزه ها گشته اند. برخی از این عوامل عبارتند از پیچش سازه ها، برخورد ساختمان ها و سایر ضعف های اجزاء و قسمت های مختلف ساختمان که یا مربوط به مرحله ساخت سازه می باشند و یا مربوط به دانش طراحی سازه می باشند . به همین دلیل نیاز فراوانی به کنترل رفتار سازه ها تحت تحریکات زمین لرزه احساس می گردد که منجر به توسعه روش های متعددی در کنترل سازه ها گردیده است. یکی از رویکرد هایی که در کنترل غیر فعال در سال های اخیر مورد توجه بوده است اتصال سازه های مجاور هم توسط میراگر می باشد که جهت ارتقاء رفتار دو سازه مجاور تحت تحریکات زلزله مورد توجه بوده است. همچنین این رویکرد در مورد ساخت سازه های جدید نیز به منظور طراحی بهینه و ایمن و اقتصادی تر بسیار مورد توجه بوده و حتی در موارد معدودی و خاصی مورد استفاده قرار گرفته اند. در این مطالعه به بررسی رفتار ساختمان های نامتقارن مجاور متصل شده توسط میراگرهای ویسکوز پرداخته می شود. در این میان استفاده از میراگرهای ویسکوز با توجه به دامنه وسیع کاربرد، سادگی و مزیتهای رفتاری به عنوان یکی از تجهیزات الحاقی استهلاک انرژی مناسب مدنظر بوده است. در مورد انتخاب ساختمان های مجاور نیز دامنه وسیعی برای انتخاب ممکن بود که در این رساله به منظور بررسی در ابعاد واقعی ومتعارف و پوشش تعداد بالاتری از ساختمان های موجود در شهرها از دو ساختمان 5 و6 طبقه با سازه فولادی در کنار هم استفاده شده است که البته سختی جانبی در ساختمان 5 طبقه به عنوان یکی از متغیرها منظور گشته است تا دامنه بزرگتری از سازه های مجاور بررسی گردند همچنین نامتقارنی در پلان نیز دیگرمتغیر ساختمان های مورد بررسی می باشد که این مورد با ایجاد خروج از مرکزیت جرمی دریک طرف هر دو سازه منظور گردیده است تا بدین روی محدوده ای از ساختمان های نامتقارن را نیز تحت بررسی قرار دهیم. در بخشی از بررسی ها نیز به بررسی ساختمان هایی که تراز طبقات آنها یکسان نیستند پرداخته می شود. تحلیل غیرخطی دینامیکی با استفاده از شتابنگاشت های مختلف روی مدلهای مختلف صورت داده و نتایج را در سه دامنه تغییرمکان ، نیرو وانرژی مورد بررسی قرار دادیم. بر اساس نتایج بدست آمده با متصل نمودن دو ساختمان مجاور می توان اثرات پاسخهای مهم سازه ای را در بسیاری از حالات تا حد قابل ملاحظه ای کاهش داد ضمن اینکه با تغییر برخی از پارامترهای ذکر شده در سازه امکان کنترل بهینه یک پاسخ یا کنترل همزمان چند پاسخ فراهم می شود که نتایج آن به تفصیل ذکر شده اند. مطابق نتایج اتصال دو سازه توسط میراگر میزان قابل توجهی از انرژی را در میراگرهای میانی مستهلک نموده و از میزان انرژی ورودی به دو ساختمان مجاور می کاهد که در واقع از میزان انرژی های جنبشی و کرنشی جذب شده هر سازه کاسته می شود و به دنبال آنها از تغییر مکان های طبقات اعم از جانبی و پیچشی و برش پایه دو سازه به میزان قابل ملاحظه ای کاسته می شود که البته میزان آن در این بررسی به خصوصیات دو سازه وابسته می باشد

در روش طراحی بر اساس انرژی، هدف تامین ظرفیت اتلاف انرژی در سازه در برابر نیاز به مقدار انرژی لرزه ای ورودی است. در سالهای آغازین فلسفه طراحی بر اساس انرژی، انرژی ورودی عمدتا مستقل از ویژگی های سازه، از جمله توزیع سختی در ارتفاع فرض می شد. همچنین فرض می شد که در محدوده وسیعی از پریود، انرژی ورودی حتی مستقل از پریود بوده و مقدار طیفی آن ثابت می باشد. تمرکز این رساله، پژوهش بر روی اعتبار این فرض، و مطالعه بر روی امکاناتی است که با کنار گذاشتن آن، در طراحی بهینه سازه ها بدست می آید. ابتدا نشان داده شد که فرض ثابت بودن مقدار طیفی انرژی ورودی صرفا فرضی ساده کننده است، آنگاه امکان یافتن یک توزیع بهینه سختی برای کمینه کردن انرژی ورودی نشان داده شد. در مرحله بعد برای سازه های با رفتار برشی و در محدوده خطی، توزیع بهینه معرفی و نشان داده شد که برای سازه های میان مرتبه این توزیع را می توان سهموی و برای سازه های بلندتر، شکل منحنی زنگی در نظر گرفت. انرژی ورودی وقتی کمینه است که توزیع بهینه سختی موجب یکنواختی جابجایی های نسبی طبقات گردد. علی رغم بهینه بودن توزیع بدست آمده، اختلاف در انرژی ورودی حاصل قابل توجه ارزیابی نشد. برای آزمودن تاثیر عملی توزیع سختی بدست آمده، چهار قاب ساختمانی فولادی 5 ، 12، 16 و 20 طبقه و برای هر قاب سه توزیع یکنواخت، پله ای و بهینه طراحی و تحلیل غیر خطی شدند. نتایج حاصله نشان دادند که عملا تاثیر توزیع سختی در کاهش شاخص های انرژی اندک، اما در کاهش شاخص های خسارت چشمگیر می باشد. به این معنی که اگر تاثیر نوع توزیع سختی بر شاخصهای پایه همچون برش پایه، انرژی ورودی و انرژی هیسترتیک در حد 10 درصد باشد، تاثیر آن بر روی شاخصهای خسارت انگ-پارک یا خشائی-محرز بیش از 25 درصد خواهد بود. موضوع بعدی رساله بررسی تاثیر اقتصادی توزیع سختی است. مطابق بررسی بعمل آمده توزیع بهینه سختی موجب کاهش وزن اسکلت میشود اما درصد کاهش، بطور متوسط بیش از 6 درصد نخواهد بود. در این رساله بررسی جامعی نیز برروی انواع طیفهای پاسخ و ارتباط پریودهای غالب آنها با یکدیگر انجام گرفته است. ابتدا نشان داده شد که پریود غالب طیف های پاسخ جابجایی، شبه سرعت و شبه شتاب مستقل از نوع تحریک، جایگاه کاملا مشخصی نسبت به یکدیگر دارند؛ به این معنا که پریود غالب طیف پاسخ شبه شتاب همواره کوچکتر از دو طیف دیگر، و پریود غالب طیف جابجایی همواره بزرگتر از دو طیف دیگر می باشد. در مورد طیف پاسخ انرژی ورودی، با استفاده از نگره ارتعاشات تصادفی و دو فرض ساده کننده مانا و ارگودیک بودن فرایند زلزله، اثبات شد که ، اولا پریود غالب طیف انرژی ورودی بزرگتر از پریود غالب طیف شبه شتاب است و در ثانی قرار گیری آن بین پریودهای غالب شبه سرعت و شبه شتاب دارای احتمال بیشتری است. در بررس طیفهای انرژی ورودی در محدوده غیر خطی سازه ها مشاهده گردید که در یک ضریب شکل پذیری ثابت، انرژی ورودی و هیسترتیک با مربع شتاب اوج شتاب متناسب است. برای این مشاهده یک اثبات ریاضی ارایه شد.

در این پایان نامه رفتار لرزه ای سیستم های ثانویه یا تجهیزات غیرسازه ای مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای این منظور، هفت ساختمان چند طبقه از نوع قاب خمشی فولادی طراحی شده اند. از هر ساختمان یک قاب میانیِ معادل برای انجام تحلیل-های دینامیکی تاریخچه زمانی انتخاب شده است. این قاب ها به صورت عددی مدلسازی شده و تحت اثر 8 شتابنگاشت که از زلزله های جهانی تحلیل گشته اند. این انتخاب برای هر ساختمان به صورت منحصربفردی از یک بانک شتابنگاشتی مرجعِ 70 تایی و به گونه ای انجام شده است که انتظار می رود پاسخ های لرزه ای غیرارتجاعی حاصل از آن ها با پاسخ های متناظر تحتت اثر کل بانک معادل باشند. در تحلیل قاب ها، پاسخ هر طبقه ثبت شده است تا از این طریق بتوان به طیف های پاسخ متناظر در آن طبقه (frs) دست یافت. این روند برای طبقات مختلف تمامی ساختمان ها انجام گرفته است. بدین ترتیب تاثیر تغییرات خصوصیات دینامیکی مختلف سیستم های اولیه و ثانویه نظیر نسبت جرم و میرایی مورد بررسی قرار گرفته است. بعلاوه، نقش عواملی چون رفتار غیرارتجاعی سازه اولیه، صلبیت کف طبقات ساختمان، و نیز اندرکنش دینامیکی سیستم های اولیه و ثانویه مورد مطالعه قرار گرفته است. علاوه بر این، پاسخ های طیفیِ دقیق با مقادیر طیفی روش های ساده-سازی شده آیین نامه های طراحی لرزه ای مقایسه شده اند. نتایج نشان دهنده مقادیر کمیِ خطاها و اختلافات ناشی از نادیده گرفتن هریک از عوامل موثرِ فوق می باشند. همچنین میزان صلبیت طبقه نقش تعیین کننده ای در پاسخ تجهیزات دارد در حالیکه در مطالعات قبلی به مسئله انطافپذیری کف طبقات توجهی نشده است. نشان داده شده است که برخی ساده سازی ها در تحقیقات گذشته نظیر فرض رفتار ارتجاعی سازه اولیه می-تواند منجر به ایجاد خطاهای قابل ملاحظه ای گردد و لازم است در مطالعات بعدی به آن توجه شود. علاوه بر این، مسئله غالب بودن مود اول نوسانی سازه اولیه در تولید پاسخ های حداکثر در طبقات مورد ارزیابی قرار گرفته است و نتایج نشان دهنده آن است که بر خلاف فرضِ حاکم بر آیین نامه های کنونیِ موجود، لزوماً همواره مود نوسانی اصلی سازه اولیه تولیدکنند? پاسخ های شتاب حداکثر در طبقات نمی باشد. نتایج نشان می دهند با وجود اینکه روابط پیشنهادی آیین نامه ibc برای طراحی لرزه ای سیستم های ثانویه نسبت به سایر آیین نامه های حاضر سازگاری بیشتری با نتایج دقیق عددی دارند، این آیین-نامه نیز همچنان نیازمند اصلاح و منطقی تر شدن بخصوص در مورد سسیستم های ثانویه صلب و میزان محافظه کارانه بودن روابط آن می باشد.

جهت رسم منحنی شکنندگی روشهای مختلفی وجوددارد که در این مطالعه روش تحلیلی یا محاسباتی برای مقره های اتکایی انتخاب شده است.دراین روش با انجام تحلیلهای دینامیکی بر روی مدل تحلیلی قابل اعتمادی که از تجهیز مورد نظر تهیه شده است منحنیهای شکنندگی رسم می شوندلذا ابتدا می بایست نسبت به صحت و دقت مدل تحلیلی اطمینان حاصل کرد.بدین منظور با انجام آزمایش برروی نمونه واقعی و مقایسه نتایج آزمایش با نتایج تحلیل ،دقت مدل ریاضی تاحدامکان افزایش یافته است. روش آزمایش بدین صورت بوده است که با انجام آزمایشهای میزلرزان با دو سری ورودی جاروی فرکانسی سینوسی و شتابنگاشتهای زلزله ویژگیهای دینامیکی نمونه ها ،در دو حالت بدست آمده اند.حالت اول به تنهایی زمانی که تجهیز مستقیما روی میزلرزان نصب شده است و در حالت دوم تجهیزات برروی پایه نگاه دارنده نصب شده اند . به منظور مقایسه و صحت سنجی مدل ریاضی ،دو شاخص زیر مد نظر بوده اند. 1-فرکانس غالب ارتعاش نمونه 2- شتاب پاسخ راس نمونه نتایج بدست آمده از آزمایش برای تایید مدل تحلیلی استفاده شده است.پس از راستی آزمایی مدل، مداصلی خرابی نمونه ها انتخاب گردیده و تنش متناظر با آن تعیین شده است.با انجام تحلیلهای متعدد دینامیکی برای سیزده دسته شتاب نگاشت مختلف که بر اساس pga دسته بندی شده اند، شتاب حداکثر مدل در مقطع بحرانی بدست آمده است.با بررسی توزیعهای مختلف آماری، توزیع لوگ-نرمال به عنوان مناسب ترین توزیع برروی تنشهای بدست آمده انتخاب وتوابع چگالی احتمال و احتمال تجمعی رسم گردیده اند. با تعیین سطوح خرابی مورد نظر ازروی توابع احتمال تجمعی، منحنیهای شکنندگی در سطوح فرض شده رسم شده اند. درپایان نیز منحنیهای رسم شده با نتایج مطالعات سایر محققین در موارد مشابه مقایسه گردیده است.

کاهش خطرپذیری (ریسک) کالبد شهر در برابر زلزله به عنوان یک هدف تنها زمانی قابل حصول است که نتایج حاصل از مطالعات تعیین خطرپذیری لرزه ای در تعیین راهبردهای مدیرت ریسک مورد استفاده قرار گیرد. تا کنون مدل های متعددی به منظور تخمین خطرپذیری ناشی از زلزله توسط محققین و مراکز مختلف ارائه شده است. این مدل ها با ترکیب اطلاعات مربوط به خطر زلزله، پایگاه داده های شهری (شامل مشخصات ساختمانها و جمعیت) و توابع آسیب پذیری کالبدی و انسانی، سیاستگذاران بخش کاهش خطرپذیری زلزله را در مورد عواقب ناشی از وقوع زلزله در سکونتگاه های انسانی آگاه می سازند. اگر چه آگاه سازی مسئولین نسبت به میزان خسارات و تلفات ناشی از زلزله، نقش مهمی در ارتقاء دیدگاه ایشان در هنگام برنامه ریزی های منجر به کاهش ریسک دارد، اما از جانب دیگر آنها را با پرسشی جدید مواجه می سازد: با توجه به الگوی محتمل خسارات و تلفات ناشی از زلزله که توسط مدل های تخمین خطرپذیری حاصل شده است، چه بخش هایی از کالبد شهر و با چه روشی می بایست مورد مداخله قرار گیرند تا بهترین نتیجه ممکن فرا دست آید؟ مساله دیگری که در همه موارد برنامه های کاهش خطرپذیری را تحت تاثیر قرار می دهد، محدود بودن منابع مالی در دسترس است که اولویت بندی اجرای طرح های مداخله گرانه اصلاحی در بخش های مختلف شهر را واجب می سازد. در چنین شرایطی لزوم وجود ابزاری که به عنوان واسطه میان دو فرایند تخمین خطرپذیری و برنامه ریزی به منظور کاهش خطرپذیری قرار گرفته و تصمیم گیران حوزه مدیریت ریسک زلزله را پشتیبانی نماید، احساس می شود. ابزاری که با مقایسه سریع گزینه های بی شمار کاهش خطرپذیری زلزله مانند انواع مقاوم سازی های سازه ای، تجهیز مراکز ضروری برای مدیریت بحران (بیمارستان ها و مراکز درمانی) و همچنین اتخاذ اقداماتی در مقیاس گسترده تر مانند استفاده از برنامه ریزی کاربری زمین به منظور کاهش معرضیت در برابر مخاطرات طبیعی و ارتقاء توان واکنش اضطراری از طریق تامین دسترسی بهتر به کاربری های حیاتی در زمان بحران، راهکاری بهینه و موثر را در اختیار مسوولین و مدیران تصمیم گیر قرار دهد. در تحقیق پیش رو، نخست شاخص های تاثیر گذار در خطرپذیری شهرها در برابر زلزله از طریق مصاحبه با صاحب نظران رشته های مدیریت بحران، مهندسی زلزله و شهرسازی تعیین گردیده است. سپس در ادامه با استفاده از روش های بهینه سازی ریاضی دو مدل (1) تعیین سبد بهینه گزینه های کاهش خطرپذیری و (2) تخصیص بهینه کاربری زمین به منظور کاهش خطرپذیری زلزله در شهرها توسعه یافته است. آنگاه نتایج عددی حاصل از اعمال مدل های پیشنهادی بر روی قسمتی از منطقه 17 شهرداری تهران به عنوان محدوده مطالعاتی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته و قابلیت های کاربردی هر دو مدل بررسی شده است. در پایان نیز چند موضوع پژوهشی هم راستا با این تحقیق معرفی گردیده است.

در این پایان نامه روش به روز رسانی مدل سازه با استفاده از معادلات مستقیم حرکت (روش مستقیم به روز رسانی مدل سازه) ارائه گردیده که در آن ماتریسهای مشخصه سیستم خطی (شامل ماتریسهای جرم، میرایی و سختی) با استفاده از حل معکوس معادلات حرکت در حوزه زمان یا فرکانس تعیین می گردند. در این روش محدودیتی در مورد متناسب یا نامتناسب بودن میرایی و همچنین برشی یا غیربرشی بودن سازه وجود ندارد. این روش با استفاده از اندازه گیری پاسخ سازه در درجات آزادی سازه تحت یک تحریک اجباری، به شناسایی سیستم و تشخیص خرابیهای محتمل می پردازد. خصوصیت بارز این روش استفاده مستقیم از داده های حسگرها بجای استفاده از خصوصیات دینامیکی در ارزیابی سازه است. اگر پاسخهای سازه بدون نوفه باشند، ماتریسهای مشخصه سیستم خطی بصورت دقیق تعیین می گردند. ولی در حالت پاسخهای نوفه دار، بهینه ترین مقادیر ماتریسهای خصوصیات سازه، با استفاده از روش حداقل مربعات و کمینه نمودن مجموع مربعات نیروی ماندگار معادلات حرکت در همه درجات آزادی و در همه گامهای زمانی منتخب (حوزه زمان) و یا همه نقاط فرکانسی منتخب (حوزه فرکانس) تعیین می گردند. کارایی روش به روز رسانی مدل سازه، با استفاده از شناسایی مدل تحلیلی قاب دوبعدی سه، هشت و شانزده طبقه غیربرشی و با میرایی نامتناسب بررسی گردیده است. روش مستقیم به روز نمودن مدل در حوزه زمان، با استفاده از بارگذاری تصادفی و هارمونیک با فرکانس متغیر (هارمونیک جارویی)، دارای دقت مناسبی می باشد، ولی حساسیت آن به میزان نوفه زیاد است. بررسیهای آماری نشان دادند که توزیع آماری همه درایه های ماتریسهای تعیین شده، بسیار نزدیک به توزیع نرمال می باشد و قابلیت اعتماد همه ماتریسها قابل قبول می باشد. برخلاف حساسیت بالای میانگین خطای ماتریسهای برآورد شده به میزان نوفه، حساسیت ضرایب اریب به میزان نوفه کمتر می باشد. در روش به روز رسانی مدل سازه در حوزه فرکانس، از تبدیل فوریه پاسخهای اندازه گیری شده سازه تحت یک تحریک اجباری، در حل معکوس معادلات حرکت استفاده می شود. بطور کلی روش شناسایی سیستم در حوزه فرکانس قابلیت و کارایی بیشتری نسبت به حوزه زمان دارد و می تواند ماتریسهای خصوصیات سازه های سه، هشت، شانزده طبقه و همچنین فرکانسها و شکلهای مودی آنها را با دقت مناسب تعیین نماید؛ هرچند که بررسیها نشان می دهند که این روش برای شناسایی سازه های بسیار نرم و بسیار سخت مناسب نیست. در انتها، روش به روزرسانی مدل در حوزه فرکانس به روش تشخیص خرابی تعمیم داده شده است. در روش تشخیص خرابی ارائه شده، میرایی سازه و پاسخهای سازه در درجات آزادی اندازه گیری نشده، با استفاده از فرکانسها و نسبتهای میرایی چند مود اول سازه آسیب دیده و خصوصیات دینامیکی مدل تحلیلی سازه اولیه تخمین زده شده است. سپس ضرایب کاهش سختی اعضاء سازه آسیب دیده، ماتریس میرایی و پاسخهای اندازه گیری نشده آن، در یک روند بهینه سازی تکراری تعیین می گردند. کارایی روش در حالت اندازه گیری کامل و ناکامل با استفاده از مثالهای عددی مورد بررسی قرار گرفت و نتایج نشان دهنده دقت مناسب و قابلیت اعتماد بالای روش تشخیص خرابی می باشند.

هدف این مطالعه، بررسی کارامدی روش شناسایی مستقیم ماتریس های مشخصه سیستم ها (ماتریس های جرم، سختی و میرایی) با استفاده از حل معکوس معادلات حرکت در حوزه فرکانس در سازه های منظم و نامنظم دو و سه بعدی است. این روش شناسایی توسط آشتیانی و قاسمی ارائه شده و در مورد قاب های دو بعدی مورد برررسی قرار گرفته است. این روش شناسایی بر پایه حل معکوس معادلات حرکت در حوزه فرکانس است و با اعمال تحریک اجباری به درجات آزادی محدودی از سازه و اندازه گیری پاسخ های سازه در تمام یا بخشی از درجات آزادی در نظر گرفته شده، فرایند شناسایی مستقیم انجام می گیرد. در حالت عدم نوفه، این روش قادر به شناسایی دقیق تمامی خصوصیات سازه است و نتایج به پارامتر میرایی وابستگی ندارند. در حالت وجود نوفه در پاسخ ها و نیروی ورودی، با تعریف پارامتر نیروی ماندگار و با استفاده از روش بهینه سازی حداقل مربعات و کمینه نمودن تابع هدف (مجموع مربعات نیروی ماندگار معادلات حرکت در همه ی نقاط فرکانسی منتخب)، بهینه ترین مقادیر برای ماتریس های مشخصه تعیین می شود

موضوع این پایان نامه تحلیل بلند شدگی مخازن مهار نشده فولادی می باشد. بدین منظور مدل مکانیکی ساده ای متشکل از سیستم جرم-فنر-میراگر و فنر پیچشی معرف بلندشدگی ورق کف مخزن استفاده شده است. فنر پیچشی مذکور دارای رفتار غیر خطی مصالح و رفتار غیر خطی هندسی ناشی از وجود نیروی محوری و تغییر مداوم سطح تماس آن با تکیه گاه است. به منظور تعیین منحنی رفتاری، ورق کف با استفاده از تعدادی تیر مثلثی شکل مدل شده است. تیرهای مورد نظر در امتداد شعاعهای مختلف ورق کف بوده و از اندرکنش تیرهای مجاور صرفنظر شده است. تاثیر دیوار مخزن بر بلند شدگی ورق کف با استفاده از قیود انتهایی محوری و پیچشی متصل به تیرها در نظر گرفته شده است. رفتار غیر خطی مصالح در تیرها تنها به ایجاد مفصل پلاستیک در محل اتصالشان با دیوار مخزن محدود شده است. در ادامه با استفاده از منحنی نیرو-بلندشدگی تیرها و با فرض دوران صلب دیوار مخزن، منحنی لنگر مقاوم در برابر واژگونی-دوران ورق کف مخزن حاصل گردیده است. بدین منظور برای مقادیر مختلف بلندشدگی تعادل دورانی کل مخزن نوشته شده و لنگر مقاوم در برابر واژگونی بدست آمده است. سپس معادلات حرکت دینامیکی مخزن شامل سه درجه آزادی مودهای ضربه ای و مواج مایع و مود گهواره ای مخزن-مایع نوشته شده است. به منظور حل معادلات حرکت از روشهای نیومارک- و رانگ-کوتا مرتبه 4 استفاده گردید. پس از حل معادلات حرکت، تاثیر پارامترهایی نظیر نسبت ابعادی مخزن، مود مواج نوسانات مایع، ضریب ضربه، شتابنگاشتهای مختلف، وجود مولفه قائم و انعطاف پذیری خاک زیر شالوده بر بلند شدگی مخزن مهار نشده مورد بررسی واقع شد. به منظور حصول اطمینان از صحت روابط تحلیلی حاکم بر بلند شدگی، مدل آزمایشگاهی مخزنی عریض ساخته شده و در آزمایشگاه سازه پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله مورد آزمایش قرار گرفت. بدین منظور در ابتدا مدل مذکور بر روی سطحی شیبدار قرار داده شد تا در اثر لنگر واژگونی ناشی از اختلاف فشار هیدرواستاتیکی دیوار مخزن دچار بلند شدگی گردد. در این آزمایش میزان بلند شدگی نقاط مختلف ورق کف مخزن اندازه گیری شد. سپس مخزن مورد نظر تحت آزمایش ارتعاش آزاد بلندشدگی قرار گرفت تا برآوردی از ضریب ضربه کف مخزن و تکیه گاه آن حاصل شود. همچنین مدل مخازن مهار شده و مهار نشده در محیط نرم افزار ساخته شده و مورد تحلیلهای استاتیکی و دینامیکی قرار گرفت. به منظور انجام آزمایشهای استاتیکی، مایع داخل مخزن با فشار هیدرواستاتیکی معادل آن جایگزین شد. در آزمایشهای دینامیکی از المانهای مایع در مدلسازی استفاده گردید.

ارزیابی رفتار سازه ها در زمین لرزه های بزرگ نمایانگر ایجاد خسارات قابل توجه حتی در ساختمانهای طراحی شده برپایه اصول مهندسی است و این به معنای ناکافی بودن تک پارامتر مقاومت به ویژه زمین لرزه های بزرگ و سطح فروریزش است. رفتار نامطلوب سازه ها در برابر زمین لرزه محققان را واداشت تا پارامترهای دیگری را در طراحی سازه ای مد نظر قرار دهند.یکی از پارامترهایی که در نگرش نوین پژوهشگران به رفتار سازه ها مد نظر قرار گرفته است مفهوم انرژی در سازه هاست. ایده برقراری مطلوب توازن انرژی در سازه از طریق بهینه سازی توزیع خسارت در ادبیات فنی در حال گسترش است. در این پایان نامه تعدادی ساختمان بتن مسح خمشی با پلان یکسان و تعداد طبقات متغیر از نظر انرژی بررسی شده است. تاریخچه زمانی اجزای مختلف معادله انرژی و اثر نگاشت و تعدادی از پارامترهای لرزه ای بر آن مطالعه شده و میزان انرژی ورودی بیشینه محاسبه گشته و نسبت انرژی مخرب هیستریک به آن مورد بررسی قرار گرفته است. میزان مشارکت طبقات ساختمان در جذب و اتلاف انرژی تحقیق شده و ایده ای جهت مرتبط ساختن میزان انرژی در اعضای سازه ای با خسارت وارد به آنها شکل گرفته است.بدین ترتیب اهمیت انرژی و چگونگی جذب یا اتلاف آن در سازه ها مورد تاکید قرار گرفته در این پایان نامه تنها بخشی از ساختمانهای شهری مورد بررسی قرار گرفته و گام اول در جهت مطالعه این مقوله پر اهمیت محسوب می شود. ضمن این که به دلیل محدودیتهای نرم افزار به کار رفته ‏‎(drain-2dx)‎‏ اثر بخشی از پارامترهای سازه ای لحاظ نشده که امید است در تحقیقات آینده مورد توجه قرار گیرد.

به طور اختصار این رساله مشتمل است بر : معرفی مبانی مورد نیاز پیشنهادی شامل تئوری های کنترل ، مبانی مورد نیاز از هوش مصنوعی ، شرح نرم افزار شبیه ساز کنترل فعال / دورگه سازه ها در مقابل زمین لرزه با استفاده از الگوریتم ژنتیکی ، مرور مزایا و معایب روش و معرفی قسمتهای مختلف کد برنامه ، حل یک مساله پایه ، بررسی نتایج تحلیل ها و نهایتا بررسی اثر تغییرات عملگرهای الگوریتم ژنتیکی روی عملکرد کلی کنترل کننده.در فصل آخر عمده نتایج بدست آمده از بررسی های انجام شده در فصل سوم و چهارم به همراه پیشنهاداتی برای مطالعات آینده ارائه می شود.همچنین در دو پیوست الف و ب شرح کد و یک نمونه از خروجیهای برنامه در گروههای مختلف تحلیل آورده شده است.

با افزایش دانش بشر در باره پدیده زلزله و نحوه رفتار سازه ها در زمان زلزله، راهکارهای افزایش ایمنی در مقابل این پدیده نیز به روز می شوند. لذا هدف از این تحقیق ، ارائه دو روش تحلیل شبه استاتیکی غیرخطی به نام ، الف: روش تحلیل طیف ظرفیت ‏‎capacity spectrum method‎‏ و ب:روش تحلیل استاتیکی فزاینده غیرخطی مودی ‏‎modal pushover analysis‎‏ و مقایسه خطای آنها نسبت به روش تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیر خطی می باشد. یکی دیگر از اهداف این تحقیق ، شفاف سازی مراحل انجام روشهای تحلیل استاتیکی غیرخطی است.