ارزیابی پایداری شیب های خاکی مسلح از مسائل مهم در مهندسی ژئوتکنیک می باشد. در این پایان نامه از روش قطعات افقی برای محاسبه مسلح کننده مورد نیاز برای پایداری شیب استفاده شده است در این روش خاک به یک سری قطعات افقی تقسیم شده و تعادل نیروهای افقی و قائم و تعادل لنگر نیروهای وارد به قطعات حول یک نقطه فرضی ارضا می شود. در این روش بایستی برای تحلیل مسئله سطح لغزش مشخص باشد. در تحقیقات پیشین از سطح لغزش لاگ اسپیرال استفاده نموده اند اما در این تحقیق علاوه بر این نوع سطح لغزش از سطح لغزش کلی نیز استفاده شده است. بر این اساس معادلات تعادل برای سطح لغزش کلی اصلاح شدند. برای حل دستگاه معادلات غیر خطی از روش نیوتن رافسون استفاده شده است. برای بدست آوردن بهینه ترین سطح لغزش از روش بهینه سازی گروه ذرات(optimization particle swarm(pso ،استفاده شده است. بر این اساس یک برنامه کامپیوتری نوشته شد که قادر است با گرفتن مشخصات هندسی شیب و مشحصات خاک بهینه ترین سطح لغزش لاگ اسپیرال و همچنین بهینه ترین سطح لغزش کلی را محاسبه نماید. نتایج تحلیل برای سطح لغزش لاگ اسپیرال کاملأ با نتایج سایر تحقیقات یکسان است اما برای سطح لغزش کلی مقدار بحرانی تری را نشان می دهد.

در این تحقیق با استفاده از روش مشخصه های تنش اقدام به تحلیل استاتیکی و دینامیکی دیوارهای خاکی غیر مسلح و مسلح و در حالت کرنش صفحه ای و تقارن محوری و به صورت فعال و غیر فعال، شده است. مسلح کننده ها از نوع مسلح کننده های نواری و یا صفحه ای می باشند و خاک مسلح شده به صورت خاک همگن و غیر ایزوتروپ فرض شده است. همچنین اثرات زلزله به صورت ضرایب شبه استاتیکی افقی و قائم در نظر گرفته شده است. ابتدا با استفاده از معادلات تعادل در راستای تنش که در حالت کلی کرنش صفحه ای و تقارن محوری بروی حالت های غیر ایزوتروپ بدست آمده، (کشاورز 1385) و با استفاده از روش مشخصه های تنش برنامه ای برای آنالیز دیوار نوشته شده است. در برنامه با دادن شرایط هندسی خاک و دیوار از قبیل مشخصات خاک، ارتفاع و زاویه دیوار، زاویه اصطکاک خاک و دیوار، ضرایب زلزله افقی و قائم، مسئله آنالیز شده و توزیع تنش وارده به دیوار محاسبه می شود. سپس آنالیزهای بسیار زیادی بصورت پارامتریک انجام شد تا نمودارها و روابطی جهت مقاصد طراحی تهیه شود. با استفاده از این نمودارها و روابط به راحتی می توان نیروی جانبی خاک را برای حالت های فعال و غیر فعال و برای دیوارهای دارای کرنش صفحه ای و تقارن محوری به صورت غیر مسلح و یا مسلح شده و با درنظر گرفتن اثرات زلزله، بدست آورد.

این پایان نامه با هدف نیل به تحلیل و طراحی هر چه دقیقتر، ایمنتر، اقتصادی تر وآسانتر سیستمهای ثانویه انجام شده است، بدین منظور این پایان نامه را می توان به سه قسمت عمده تقسیم بندی نمود. در قسمت اول که شامل فصول اول، دوم و سوم می باشد، کوشش شد تا ابتدا با بیان مقدماتی از انواع سیستمهای ثانویه و روشهای تحلیل آن، این گونه سازه ها معرفی و معضلات ناشی از تحلیل اشتباه که منجر به طرحی غیر ایمن و یا غیر اقتصادی می گردد، مورد بررسی قرار گیرد، سپس با ارائه ابعاد مختلف تحلیل ماتریسی سازه ها، چگونگی محاسبه پاسخ سیستم ثانویه و سازه اصلی و نیز چگونگی در نظر گرفتن اثر اندرکنش دینامیکی در محاسبه پاسخ دقیق سیستم ثانویه بیان گردید. این قسمت را می توان بعنوان اساس برنامه نویسی نرم افزاری در نظر گرفت که موضوع این پایان نامه می باشد. و اما در قسمت دوم این پایان نامه که شامل فصل چهارم می گردد، قابلیتها، توانائیها و چگونگی کار با نرم افزار مورد نظر این پایان نامه که بعنوان second analyser نام گذاری شده است بیان گردید و کوشش شد تا با ارائه مثالهای متعدد در زمینه تحلیل سازه و همچنین تحلیل سیستم ثانویه، صحت عملکرد این نرم افزار مورد بررسی و داوری قرار گیرد. در قسمت سوم این پایان نامه که شامل فصل پنجم می گردد تلاش شد تا با بررسی دو پارامتر مهم تأثیرگذار بر پاسخ سیستمهای ثانویه یعنی نسبت جرم و نسبت فرکانس، شرایط و دلایل افزایش درصد خطای تحلیل سیستم ثانویه ناشی از نادیده گرفتن اثر اندرکنش دینامیکی آن با سازه اصلی ارائه گردد. پس از بررسی انجام شده بر روی پارامترهای مهم نسبت فرکانس و نسبت جرم به دو نکته اساسی پی می بریم. اولاً استفاده از تحلیل تاریخچه زمانی نسبت به روش طیفی باعث ایجاد درصد خطای بیشتری در محدوده نسبت فرکانس واحد می گردد. ثانیاً چنانچه فرکانس طبیعی سیستم ثانویه بیشتر از 1.3 برابر فرکانس طبیعی سازه اصلی باشد و جرم آن کمتر از 01. 0جرم طبقه ای از سازه اصلی که سیستم ثانویه بر روی آن نصب شده، گردد می توان با در نظر گرفتن یک ضریب افزایش، نیروی محاسبه شده از تحلیل بدون اندرکنش سیستم ثانویه را به میزان %15 افزایش داد تا خطای ناشی از نادیده گرفتن آن اثر اندرکنش به حداقل خود برسد.

مسئله آنالیز، طراحی و تعادل شیب های خاکی در پروژه هایی نظیر بزرگراه ها، سدها و به طور کلی پروژه هایی که احتمال وجود پتانسیل لغزش بر روی شیب شیروانی ها وجود دارد، یکی از چالش های اساسی پایداری شیب ها می باشد. روشهای متعددی برای آنالیز شیب ها تدوین شده، که رایج ترین آنها روش های حدی می باشد. ازبین همه روش ها، روش تعادل حدی به دلیل سادگی و قابلیت های آن، بیشتر مورد توجه قرار گرفته و کاربرد فراوانی در حل مسائل پایداری مکانیک خاک، از جمله پایداری شیروانیها دارد. در این روش ابتدا بایستی سطح لغزش انتخاب شده و سپس شیب از نظر پایداری تحلیل می شود و همین انتخاب سطح لغزش مشکل اساسی این روش می باشد. روش مرسوم و البته قدیمی تر این است که سطح لغزش، دایره ای فرض شده و با تولید تعداد زیادی سطوح لغزش آزمایشی و تحلیل آنها، سطح لغزش بحرانی، انتخاب شود. اما در خاک های لایه ای دیده شده است که، سطح لغزش دایره ای نبوده و ممکن است شکل هندسی خاصی نداشته باشد. به همین منظور، از روشهای بهینه سازی که در فضای جواب های ممکن در جستجوی بهترین جواب می باشد، استفاده می شود. با توجه به مشکلاتی از قبیل عدم همگرایی، وجود کمینه های متعدد و محلی، نیاز به تخمین برای شروع سعی اولیه و همچنین وجود متغیر های کنترل زیاد و زمان حل طولانی که در روشهای کلاسیک بهینه سازی وجود دارد، از روش های مدرن بهینه سازی موسوم به تجربه یافت(heuristic) استفاده می شود. در این پایان نامه از تکنیک مدرن بهینه سازی afsa (artificial fish swarm algorithm)، موسوم به حرکت گروهی ماهی ها، جهت تعیین سطح لغزش بحرانی شیروانی های خاکی غیر مسلح و مسلح، استفاده شده است. به این منظور ابتدا برای خاک های غیر مسلح و مسلح به روش تعادل حدی و روش قطعات، برنامه ای تهیه شده که با فرض همگن بوده خاک و با داشتن سطح لغزش و پارامتر های شیروانی شامل هندسه شیب، ضریب چسبندگی، زاویه اصطکاک داخلی و وزن مخصوص خاک و همچنین اثرات ناشی از شتابهای زلزله و خصوصیات مسلح کننده، شیب را تحلیل کند. سپس الگوریتم بهینه سازی به برنامه اعمال شده و در نهایت برنامه ای تهیه شده است که توانایی تعیین سطح لغزش بحرانی شیروانی های خاکی غیر مسلح و مسلح را با استفاده از روش بهینه سازی afsa دارا می باشد. با استفاده از برنامه تهیه شده و تحلیل های متعدد، اثر و سرعت همگرایی پارامتر های موثر در این روش مورد ارزیابی قرار گرفته و با استفاده از مقادیر بهینه پارامتر ها، مسائل نمونه تحلیل و با نتایج تحقیقات انجام شده سایر محققین، مقایسه شده است. لازم به ذکر است کلیه برنامه ها با استفاده از نسخه نرم افزار matlab 2009 کد نویسی شده و جهت کنترل تحلیل ها، نرم افزار geo-studio مورد کاربرد قرار گرفته است.

در این پایان نامه تحلیل استاتیکی ورق های دایروی و حلقوی خواص متغیر لایه ای واقع بر بستر الاستیک و در محیط حرارتی، با استفاده از تئوری الاستیسیته بررسی گردیده است. خواص مادی وابسته به دما فرض شده، در راستای ضخامت دارای تغییرات پیوسته می باشند و به صورت قانون توزیع توانی در نظر گرفته شده-اند. معادلات حاکم و شرایط مرزی مربوط که شامل اثرات تنش های حرارتی اولیه می باشند، با استفاده از اصل کار مجازی به دست آورده شده اند. شرایط مرزی مختلفی در مرزهای داخلی و بیرونی ورق در نظر گرفته شده است. بر خلاف اکثر تحقیقات صورت پذیرفته قبلی، تنش های حرارتی اولیه با حل معادلات تعادل اولیه ترموالاستیک بدست آمده اند. روش کارآمد و دقیق المانی دیفرانسیل کوادریچر جهت حل معادله انتقال حرارت در ورق لایه ای، محاسبه تنش های حرارتی اولیه، پاسخ ورق تحت بارگذاری ترمو-مکانیکی و همچنین محاسبه فرکانس های ارتعاشی ورق به کار گرفته شده است. جهت مقایسه نتایج، مسئله مورد نظر بر اساس تئوری برشی مرتبه اول و با استفاده از روش دیفرانسیل کوادریچر نیز تحلیل گردیده است. ابتدا کارآیی و دقت روش پیشنهادی برای تحلیل توزیع دما در ورق های لایه ای خواص متغیر مورد بررسی قرار گرفته است. همگرایی سریع روش برای حل معادلات به دست آمده از تئوری الاستیسیته و تئوری مرتبه اول برشی، به صورت عددی نشان داده شده است. دقت بسیار بالای روش با مقایسه نتایج تغییر مکان ها، تنش ها و فرکانس های ارتعاشی به دست آمده برای ورق تک لایه ای خواص متغیر، با نتایج موجود در منابع علمی در دسترس بر اساس تئوری مرتبه اول برشی و همچنین نتایج موجود بر اساس تئوری الاستیسیته اثبات گردیده است. علاوه بر این، مقایسه ای بین نتایج حاصل از دو تئوری مورد استفاده در این تحقیق برای ورق های دایروی و حلقوی ساندویچی خواص متغیر تحت تاثیر محیط حرارتی و واقع بر بستر الاستیک دو پارامتری صورت پذیرفته است. در پایان مطالعه پارامتری برای بررسی اثر پارامتر های مختلف از جمله شرایط مرزی مختلف، اندیس توزیع خواص مادی، توزیع دما (به صورت یکنواخت و یا غیریکنواخت)، نسبت ضخامت به شعاع بیرونی و شعاع داخلی به شعاع بیرونی، بر روی رفتار ترمو-مکانیکی ورق انجام شده است. در این جا می بایستی متذکر شد که تاکنون جوابی برای تحلیل استاتیکی ورق های دایروی و حلقوی تک لایه ای و یا ساندویچی ساخته شده از مواد خواص متغیر تحت اثر محیط حرارتی و واقع بر بستر الاستیک موجود نمی باشد. بنابراین یک سری نتایج جدید برای تحلیل استاتیکی ورق های حلقوی با شرایط مرزی مختلف ارائه شده است. نتایج نشان دادند که با در نظر گرفتن وابستگی خواص مادی به دما، جابجائی ها و مولفه های تنش، نسبت به حالتی که این خواص وابسته به دما نباشند، به طور قابل ملاحظه ای تغییر خواهند نمود.

به طور معمول درساختمانهای فلزی از مهاربندها جهت تحمل نیروهای جانبی وکاهش تغییر مکان جانبی طبقات استفاده می گردد. هر چه تعداد دهانه ها و یا تعداد طبقات ساختمان بیشتر شود، تعداد حالت هایی را که می توان برای ترکیب مهار بندها در نظر گرفت، افزایش می یابد. از طرفی تغییر آرایش مهاربندها باعث تغییر در تنش های اعضاء، وزن اسکلت سازه ای و تغییر شکل جانبی طبقات سیستم سازه ای می گردد. در این تحقیق از روش الگورتیم ژنتیک برای یافتن بهینه ترین ترکیب مهاربندها در قاب فلزی دو بعدی استفاده شده است. بنابراین ترکیب مهاربندها به عنوان تنها متغیرهای (desing variables) مسئله در نظر گرفته شده اند. وزن اسکلت سازه ای، تابع هدف در مسئله بهینه یابی این تحقیق را تشکیل می دهند. در این تحقیق از روش تابع جریمه خارجی برای تبدیل مسئله بهینه یابی مقید به نامقید استفاده شده است. در این تحقیق از روش کد گذاری جایگشتی به جای روش کد گذاری دودویی که مرسوم می باشد، استفاده شده است. عملگرهای مورد استفاده دراین تحقیق، عملگرد پیوند (crossover )، عملگرجهش (mutation) وعملگر معکوس (inversion) می باشند و سپس جمعیت تولید شده با احتمال اندکی توسط تابع جدیدی به نام fine tuning بهبود یافته است.. در نهایت مثالهای مختلفی از قابها با طبقات مختلف، با استفاده از این برنامه بهینه یابی شده اند. همچنین تأثیر پارامترهای مختلف ga در کیفیت جواب نهایی و سرعت همگرایی بررسی شده است. در پایان نتیجه گرفته شده است که ترکیب متداول مهاربندیها به هیچ عنوان آرایشهای مناسب از نظر سازه ای نیستند. برای کاهش تعداد محاسبات و بالا بردن سرعت کار، استفاده از روش شبکه های عصبی مصنوعی (ann) پیشنهاد شده است.

در این پایان نامه، تحلیل دینامیکی فونداسیون ماشین آلات واقع بر بستر ویسکو الاستیک غیر خطی، با استفاده از تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول بررسی گردیده است. معادلات حاکم و شرایط مرزی مربوط با استفاده از اصل هامیلتون به دست آورده شده اند. بستر فونداسیون به صورت مجموعه ای از فنرهای وینکلر غیرخطی همراه با میرایی در نظر گرفته شده است. همچنین شرایط مرزی فونداسیون، به صورت فنرهای پیچشی الاستیک خطی در نظر گرفته شده است. روش کارآمد دیفرانسیل کوادریچر جهت حل معادلات دینامیکی فونداسیون ماشین آلات، برای یافتن پاسخ فونداسیون(نشست بدون بعد مرکز فونداسیون) و همچنین نسبت فرکانس های ارتعاشی غیر خطی به خطی فونداسیون به کار گرفته شده است. اثرات برش عرضی و اینرسی دورانی در معادلات حاکم در نظر گرفته شده است. صحت و دقت روش مورد استفاده در حل معادلات حاکمه، با مقایسه نتایج حاصله با مقالات دیگر بررسی شده است. همگرایی سریع تئوری برشی مرتبه اول مورد استفاده در حل معادلات، کاملا مشهود می باشد. درنهایت تاثیر پارامترهای مختلف فونداسیون و بستر، در نتایج مورد بررسی قرار گرفت. بررسی تاثیر این پارامترها نشان داد که پاسخ سیستم و فرکانس طبیعی آن، تاثیرپذیر از دامنه نوسان، نسبت ابعاد فونداسیون، پارامترهای سختی خطی، غیر خطی و برشی بسترو میرایی بستر می باشد.

چکیده بهینه کردن فشار های جانبی وارد بر دیوارهای حائل مسلح و غیر مسلح با استفاده از روش الگوریتم ژنتیک به وسیله ی: سعید شهیدیان محاسبه فشار جانبی خاک در دیوارهای حایل مسلح و غیرمسلح یکی از چالش های اصلی مهندسین ژئوتکنیک می باشد. در این پایان نامه پایداری دیوارهای خاکی مسلح و غیر مسلح مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای تحلیل از روش قطعات قائم و روش اسپنسر استفاده شده است. یکی از مشکلات روش قطعات قائم، این است که سطح لغزش بایستی از قبل مشخص باشد. در این پایان نامه سطح لغزش بحرانی با استفاده از روش الگوریتم ژنتیک و روش گروه ذرات تعیین شده است. برای حل مسئله یک برنامه کامپیوتری نوشته شد. این برنامه قادر است با گرفتن ورودی های هندسی و مشخصات خاک، پایداری دیوار را بررسی کند و بحرانی ترین سطح لغزش را معرفی نماید. با مقایسه نتایج حاصل از برنامه نوشته شده با نرم افزار slope/w درستی برنامه برای سطح لغزش مشخص، ارزیابی شد. سپس نتایج به دست آمده با نتایج سایرین مقایسه گردید. نتایج نشان دادند که سطح لغزش به دست آمده و نیز نیروی وارده به دیوار، نسبت به نتایج سایرین بحرانی تر است.

امروزه یکی از مهمترین پارامترهای تحلیل و طراحی سازه انتخاب روش مناسب تحلیل با توجه به شکل و نوع سازه از نظر منظمی و نامنظمی می باشد . نامنظمی یکی از مسائلی است که در آنالیز و بررسی رفتار سازه نقش مهمی را ایفاء می نماید. نامنظمی موجب پیچیدگی رفتار لرزه ای سازه و ایجاد تمرکز تنش در اجزاء آن می شود. لذا جهت بررسی دقیق تر رفتار لرزه ای این سازه ها انتخاب روش صحیح تحلیل سازه اجتناب ناپذیر می باشد.روش تحلیل استاتیکی غیرخطی یکی از روشهای ساده و کاربردی جهت شناخت رفتار غیرخطی سازه ها می باشد. با این حال این روش بیشتر برای ساختمانهای منظم ارائه شده است. یکی دیگر از روشهای تحلیل لرزه ای سازه روش دینامیکی فزاینده است. این روش وقت گیر بوده و دارای پیچیدگی هایی است که کاربرد آن را برای استفاده عملی در مهندسی محدود می کند. روش دیگری که اخیرا ارائه شده است، روش زمان دوام است که نوعی تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی است. این روش محدودیت های روش تحلیل استاتیکی غیرخطی را نداشته وفاقد پیچیدگی های روش دینامیکی فزاینده برای مصارف عملی است.در این تحقیق ساختمانهای 3، 5، 7 و 9 طبقه بتنی نامنظم در ارتفاع با اختلاف تراز طبقات در هر ساختمان به مقدار5/0، 0/1 و 5/1 متر با سه دهنه به صورت دو بعدی بر اساس آیین نامه های aci318-99 و ubc94طراحی شده و با استفاده از نرم افزار idarc-2d با هر سه روش فوق تحلیل شده اند. در هر مورد شاخص خرابی بدست آمده و با یکدیگر مقایسه شده اند. نتایج حاصل، بیان گر قابلیت مناسب روش زمان دوام در پیش بینی انواع شاخص های خرابی می باشد.ضمن اینکه با توجه به دینامیکی بودن ماهیت روش زمان دوام، هماهنگی خوبی با روش دینامیکی فزاینده، دارد و در مواردی نتایج این روش، به نتایج روش استاتیکی غیر خطی، نزدیک تر می باشد

فصل اول- مقدمه سازه های مهندسی در حوزه حمل و نقل تحت اثر بارهایی هستند که در دو حوزه زمان و مکان دارای تغییرات هستند. در مباحث مکانیکی به چنین بارهایی، بارهای متحرک می-گویند.در سالهایاخیر، مسأله رفتارسازه ها تحت اثر بار متحرک یکی از مسائل مهم در حوزه مهندسی بوده است.مانند چنین سازه هایی را در ساخت پل ها، ریل هاو . . . می توان مشاهده نمود. همچنین تمام شاخه های حمل و نقل در سالهای اخیر به سرعت بالا و وزن بیشتر گرایش پیدا کرده اند، در نتیجه سازه هایی که این وسایط روی آنها حرکت می کنند نسبت به قبلاً تحت تنش دینامیکی و ارتعاش بیشتری قرار می گیرند. محققان در راستای دستیابی به رفتار دقیق این سازه ها و ایجاد یک مدل ریاضی هرچه بهتر تلاش های بسیاری نموده اند. اندرکنش میان تیر و جرم متحرک روی آن ( که می تواند به عنوان مدلی برای تحلیل سیستم تیرهای پل یا ریل راه آهن باشد)، یک مسأله ترکیبی، زمانی و دینامیکی غیر خطی است. توجه بیشتر تحقیقات انجام شده، روی رفتار و پاسخ های دینامیکی سازه تکیه گاه (پل) متمرکز و وسیله ی متحرک معمولاً به صورت مدلی تقریبی در نظر گرفته شده است. اگرچه وقتی که رفتار و پاسخ های هر دو جزء سیستم مورد نظر باشد، در نظر گرفتن مدل هایی که بتوانند به خوبی خواص دینامیکی وسیله ی متحرک و تیر را تخمین بزند الزامی است. برای به دست آوردن تئوری های اساسی با استفاده از روش های تحلیلییا برای جهت دادن به مطالعات پارامتریک ، که اثرات دینامیکی مختلف را مد نظر قرار دهد، بیش ترین دقت و توجه روی مسائلی است که در ارتباط با پل های راه آهن سریع السیر می باشند. زیرا در این مسائل علاوه بر معیارهای مقاومت سازه پل، ایمنی و راحتی واگن ها و مسافران مطرح است. در طراحی پل های راه آهن سریع السیر، ماکزیمم شتاب عمودی و افقی وسیله متحرک در جهت تأمین راحتی مسافران و سلامت تجهیزات حمل شونده توسط وسیله متحرک در نظر گرفته می شود. 1-1- مدل وسیله متحرک وسایل متحرک مورد نظر ممکن است شامل جریان ترافیکی روییک پل بزرگراه یا یک خط پیوسته قطار مانند از ماشین ها، قطار یا فقط یک وسیله متحرک باشند. هر جزء جریان ترافیکی می تواند یک ماشین، تراکتور، کامیون یا یک واگن قطار باشد. وسیله متحرک ممکن استدارای چند فرکانس نزدیک به هم به اضافه فرکانس تحریک به دلیل سرعت حرکت باشد. اگر هر یک از این فرکانس ها با هر یک از فرکانس های ارتعاشی پل مطابق شوند، پدیده تشدید اتفاق می افتد. پدیده تشدید اولین و مهم ترین پارامتر در طراحی پل ها می باشد. مدل بار متحرک ساده ترین مدلی است که در مطالعات ارتعاش پل و وسایل متحرک مورد استفاده قرار گرفته است. با این مدل، پارامترهای دینامیکی پل تحت اثرحرکت وسیله متحرک، با درجات کافی قابل تصویرند. به دلیل صرف نظر شدن از اثر اندرکنش میان پل و وسیله متحرک در مدل بار متحرک، این مدل برای حالتی مناسب است که جرم وسیله نقلیه در مقایسه با پل کوچک بوده و یا پاسخ های وسیله متحرک مدنظر نباشند.به صورت تئوریک همه سیستم های مذکور را می توان به صورت دو سازه الاستیک با فرکانس های ارتعاشی متعدد مورد بررسی قرار داد. برای حالتی که اینرسی وسیله متحرک کوچک نباشد، در مدل-سازی بایستی به صورت جرم متحرک در نظر گرفته شود. مدل وسیله متحرک می تواند در جهت بررسی اثر میراگر و فنر روی سیستم های متحرک مورد استفاده قرار گیرد. ساده ترین مدل در این حالت یک جرم می باشد که توسط یک میراگر و فنر (که مدل جـرم- فنر- میراگر یا نوسان گر نامیده می شود) نگهداشته شده است (شکل 2).امروزه به دلیـل قابلیت های بالای کامپیوترها و پیشرفت تکنولوژی های محاسباتی، در نظر گرفتن خواص دینامیکی وسایل متحرک به صورت واقعی تر امکان پذیر شده است. اگرچه استفاده از مدل وسیله پیچیده تر می تواند شبیه سازی را واقعی تر کند، ولی این کار مسائل محاسباتی خاصی را به وجود می آورد. برای مثال در فـرآیند تحلیل با استفـاده از روش های گام به گام ممکن است یک سری واگرایی در بهدست آوردن نیروهای تماسی در نقطه تماس به وجود آید. 1-2- مدل پل بسیاری از محققان سازه پل را با تقریب نسبتاً درستی به صورت تیر یا ورقساده مدل نموده اند. تیرها و ورق ها به عنوان المان های سازه ای کاربرد گسترده ای در سازه های مهندسی، صنایع نظامی، دریایی و فضایی داشته و به همین علت مطالعه رفتار آن ها دارای اهمیت زیادی است. سازه پل ممکن است به صورت یک تیر با تکیه گاه های مختلف، تیر سرتاسری چند دهانه، ورق با تکیه گاه هایمختلفیا ورق سرتاسری چنددهانهو . . .با بارگذاری و هندسه گوناگون در نظر گرفته شود.به جز در مواردی که بر پایه روش های تحلیلی استوارند، اساساً محدودیتی روی نوع سازه در نظر گرفته شده وجود ندارد. تنها تفاوت در این است که مدل ساده تر محاسبات و هزینه کم تری را در بر دارد. از موارد دیگری که ممکن است در مدل سازی پل ها با آن روبه رو باشیم، وجود زبرییا ناهمواریسطح روسازیاست که وابسته به جنس، طرز ساخت سازه روسازی یا چگونگی نگهداری آن بوده و ماهیت تصادفی دارد. 1-3- مواد و مصالح از آن جا که در گذشته جهت ساخت سازه ها، اغلب از مواد ایزوتروپیک استفاده می شد، بیش تر مطالعات و مدل سازی ها بر اساس فرض مواد و مصالح مورد استفاده به صورت ایزوتروپیک استوار بوده است.در بسیاری از کاربردها، جهت دست یابی به عمل کرد مطلوب، امکان استفاده از یک نوع ماده که همه خواص مورد نظر را فراهم نماید، وجود ندارد. لذا از مواد مرکب که ترکیبی از خواص مطلوب را دارا هستند، استفاده می شود. با گسترش تکنولوژی، استفاده ازمواد مرکبیا مرکب لایه ای به دلیل مقاومت و سختی بالا و وزن کم، مقاومت بالا در برابر خوردگی، سایش، خستگی و خصوصیات حرارتی مناسبمـورد توجهقرارگرفته و در محدوده وسیعی از فعالیت های صنعتی استفاده می شوند. 1-4- روش های فرمول بندی و حل معادلات سیستم روش های تحلیلی دقیق برای مسائل ورق ها و تیرها با استفاده از روش های کلاسیک، محدود به تیرها و ورق های ساده از نظر هندسه، شکل بارگذاری، شرایط تکیه گاهی و مرزی می شود. اگر این شرایط پیچیده تر شوند، تحلیل های کلاسیک بسیار زمان بر، پر هزینه و گاهی غیر ممکن می باشند. در این حالت، روش های تقریبی تنها راه حل هایی هستند که برای تحلیل مسائل تیرها و ورق ها کاربرد دارند. با این حال روش های کلاسیک ارزش خود را حفظ می-کنند، زیرا ما را قادر می سازند تا دید مناسبی از تغییرات تنش ها و کرنش ها به دست آورده و درک بهتری از رفتار فیزیکی ورق ها و تیرها تحت بارهای وارده داشته باشیم. هم چنین جهت ارزیابی نتایج حل های تقریبی به صورت مقایسات کمی و حد و مرزهای جواب ها قابل کاربردند. روش های تقریبی را می توان به دو دسته کلی تقسیم نمود: الف- روش های مستقیم ب- روش های غیرمستقیم روش های مستقیم ما را قادر می سازند تا مقادیر عددی توابع مجهول را با تجزیه مستقیم معادله دیفرانسیل حاکم بر مسأله به دست آوریم. هم چنین این روش ها می توانند به عنوان روش هایی برای حل مسائل توسط کامپیوترها محسوب شوند. برخی از این روش ها عبارتند از: - روش دیفرانسیل محدود - روش ترتیب مرزی - روش المان مرزی - روش گالرکین روش هایغیرمستقیم از اصول تغییراتی برای تعیین میدان عددی توابع مجهول (خیزها، نیروهای داخلی و لنگرهای خمشی) استفاده کرده و از معادلات دیفرانسیل تئوری های تیرها و ورق ها دوری می کنند. برخی از این قبیل روش ها عبارتند از: - روش ریتز - روش اجزاء محدود توسعه روش اجزاء محدود برای حل مسائل کاربردی مهندسی با پیشرفت کامپیوتر های دیجیتال شروع شد. اول حل اجزاء محدود یک مسئله مهندسی، حل یک سری معادله جبری حاکم است که فقط توسط کامپیوتر های دیجیتال انجام می شود. روش اجزاء محدود یک روش محاسباتی قوی برای حل معادلات دیفرانسیلی و انتگرالی در حوزه مسائل مهندسی و بخشی مهم و ضروری در تحلیل مهندسی است. برنامه های کامپیوتری اجزاء محدود امروزه به صورت گسترده ای در تمامی شاخه های مهندسی برای تحلیل سازه ها، اجسام و سیالات استفاده می شود. روش اجزاء محدود حالت کلی تری از روش های تغییراتی کلاسیک و باقیمانده وزنی است.یافتن توابع تقریب مورد نیاز در روش اجزاء محدود برای مسائلی که دارای هندسه پیچیده هستند و یادارای شرایط مرزی متغییر روی مرزها هستند به مراتب ساده تر از یافتن این توابع در روش های تغییراتی کلاسیک است.قابلیت تقسیم دامنه به اجزائی با اشکال ساده و منظم، روش اجزاء محدود را به روشی کارا و عملی برای حل مسائل مقادیر مرزی، مقادیر اولیه و مقادیر ویژه تبدیل می کند. توابع تقریب اغلب با استفاده از تئوری درون یابی به دست می آیند. ازاین جهت به این توابع، توابع درون یابی نیز گفته می شود. روش اجزاء محدود دو خصوصیت ممتاز دارد که آن را از سایر روش ها متمایز می کند: الف- در این روش، دامنه های دل خواه مسأله به مجموعه ای از زیربخش های ساده به ناماجزاء(المان) محدود تقسیم می شوند. تقسیم کردن دامنه به المان ها، شبکه بندیاجزاء محدود نامیده می شود. با این کار تعیین توابع تقریب بر روی المان ها آسان می شود. ب- در هر المان، حل معادلات حاکم با استفاده از ترکیب خطی پارامترهای مجهول و توابع تقریب انتخاب شده، تقریب زده می شود. وقتی که با استفاده از چندجمله ای ها،حل مسأله روی هر المان به دست آمد، تقریبی پیوسته از حل با اعمال پیوستگی حل اجزاء محدود و موجود بودن مشتقات آن روی دامنه المان به دست می آید. جدای از خصوصیات بیان شده، روش اجزاء محدود یک روش عددی کلی است که در آن معادله ی دیفرانسیل داده شده به شکلی معادل (که انتگرال وزنییا فرم تغییراتی نامیده می-شود) بر روی هر المان بازنویسی می شود، به طوری که فرم تغییراتی در هر المان ارضا شود. این روش با حل تعداد زیادی از معادلات برای مقادیر گرهی و در نتیجه تعداد زیادی مجهولات سر و کار دارد، به همین جهت نیازمند به محاسبات حجیم بوده و در صورتی استفاده از آن عملی است که از کامپیوتر استفاده شود.روش اجزاء محدود را می توان به عنوان یک روش ایجاد توابع تقریب برای روش هایتغییراتی (به عنوان مثال روش های ریلی- ریتز ، گالرکین، حداقل مربعات و . . .) برشمرد.تحلیل اجزاء محدود مسائل سازه ای،یک تحلیل عددی از مدل ریاضیاتی استفاده شده برای بیان رفتار سازه می باشد. بنابراین با فرضیاتی در ارتباط با بیان هندسه و رفتار سازه سرو کار دارد. فرضیات قابل قبول وقتی به خوبی اعمال می شوند که درک درستی از رفتار سازه وجود داشته باشد. هرگاه دو یا چند سیستم فیزیکی در تماس با هم باشند با حل مستقل هر کدام نمی توان کل سیستم را حل کرد، چنینی سیستم هایی کوپل نامیده می شود. سیستم های کوپل بر اساس درجه تماس به ضعیف و قویتقسیم بندی می شوند. میان سیستم های مختلط و تقلیل ناپذیر با سیستم های کوپل تفاوت وجود دارد. در سیستم کوپل یک حل تحلیلی کامل براییک سیستم منفرد قبل از حذفیات لازم است و همچنینی در سیستم کوپل حل یک سیستم منفرد بعد از مقید کردن سیستم دیگر امکان پذیر است، در حالی که در سیستم های مختلط همیشه چنینی نیست. سیستم های کوپل به دو دسته تقسیم بندی می شوند: 1- این دسته شامل مسائلی است که کوپل بر دامنه در شرایط مرزی اتفاق می افتد. در حالت کلی ،دامنه ها حل فیزیکی متفاوتی را توصیف می کنند اما این امکان پذیر است که بین دامنه هایی که به صورت فیزیکی مشابه اند کوپل برقرار کرد. 2- دسته دوم شامل مسائلی است که دارای همپوشانی جزئی یا کلی در دامنه های مختلف هستند و کوپل در معادلات دیفرانسیلی که پدیده های فیزیکی مختلف را تشریح می کنند اتفاق می افتد. گروه اول نوعاً شامل مسائل اندرکنش سازه-سیال که مسائل فیزیکی مختلف در تماس با هم هستند و سازه-سازه که محل تماس به صورت ساده و اختیاری به طوری تقسیم می شود که گسسته سازی عددی متفاوتی مورد استفاده قرار گیرد است. در دسته دوم مسائلی مانند شکل دهی فلزات قرار می گیرد. در ادامه، برخی از روند های مرسوم کوپل کردن معادلات حاکم به دست آمده از روش های فوق و معادلات وسایل متحرکمعرفی و کلیات آن به اختصار بیان می شود. الف- روش فرض جابجایی نقطه تماسی اساس این روش، شروع با مقادیر فرضی جابجایی برای نقطه تماسیبوده که در نتیجه نیروهای تماسی با استفاده از معادلات وسیله نقلیه قابل محاسبه اند. سپس با جای گذاری نیروهای تماسی در معادلات تیر، جابجایی های بهینه شده در نقطه تماسی محاسبه می شوند. مزیت این روش این است که پاسخ اجزاء سیستم در هر لحظه قابل محاسبه اند. سرعت همگرایی تکرارها وقتی که فرض اولیه واقعی تری داشته باشیم، سریع تر است. ب- استفاده از تکنیک های کاهش یکی از روش های موثر برای حل معادلات سیستم تیر و وسیله متحرک، تشکیل تکنیک کاهش روی المان ها است. اساس این روش بر کاهش دادن اندرکنش ها یا نیروهای تماسی از دو سری از معادلات حاکم بر سیستم استوار است. به این صورت می توان یک سری جدید از معادلات ترکیب شده برای سیستم تشکیل داد. در این حالت، تقارن و سایر خواص ماتریس-های دینامیکی سیستم از بین می روند. در برخی از مطالعات از روش کاهش دینامیکی برای محدود کردن درجـات آزادی اعمـالی از وسیله متحرک به المان ها استفـاده کرده انـد. این روش ها قادر به ارائه حل های دقیقی (نسبت به سایر روش های تقریبی یا دقیق) برای پاسخ-های وسایل متحرک برای درجات آزادی سیستم نیستند. ج- روش های بر اساس محاسبه نیروهای تماسی بر حسب جابجایی های تماسی در این روش که توسط یانگ و وو [1] در سال 2001 ارائه شده است، معادلات وسیله متحرک بایستی در بازه های مختلف زمانی تعیین شود، که بر اساس معادلات دیفرانسیل محدود نیـومارک انجام می شود. نیروهای تماسی از معادلات وسیله متحرک محاسبه و سپس به صورت بارهای خارجی متحرک به صورت نیروهای گرهی ثابت به سازه اعمال می شود. با استفاده از معادلات سازه در بازه های زمانی مجزا، جابجایی ها قابل محاسبه اند. از جمله روش های دیگری که برای حل معادلات دیفرانسیل مرتبه دوم مدل های تیر و وسیله متحرک به کار گرفته می شوند عبارتند از: د- روش انتگرال گیری مستقیم مانند نیومارک- هـ- روش برهمنهی مودال در مورد روش های انتگرال گیری مختلف و- روش تبدیل فوریه دراین پایان نامه، تحلیل دینامیکی تیرهای مایل تحت اثر وسیله متحرک با استفاده از روش اجزاء محدود مورد بررسی قرار می گیرد. برای تجزیه مشتقات زمانی روش نیومارک به کار گرفته شده است.به منظور درنظرگرفتن اثرات تغییرفرم های برشیمعادلات حاکم بر اساس تئوری تغییرفرم برشی مرتبه اول و با در نظر گرفتن اینرسی دورانیبه دست آمده و استفادهشده است. ابتدا با استفاده از تئوری موجود و روش اجزاء محدود، معادلات حرکت برای یک تیر به دست آمده وسپس در هر مرحله زمانی، معادلات به دست آمده با معادلات وسیله متحرک ترکیب و دستگاه معادلات حاصل با استفاده از روش دامنه زمانی نیومارک حل شده است. در نهایت با استفاده از فرمولاسیون به دست آمده، تأثیر پارامترهای مختلف ازجمله زاویه تمایل، اندازه جرم متحرک،پارامترهای مربوط به فنر و میراگر، نوع بار و. . .بررفتار و پاسخ دینامیکی تیرهایایزوتروپیکدر مقایسه با حل های موجود حاصل از سایر روش-ها و مراجع مورد بررسی قرار گرفته است.در مثال های حل شده، تیربا ویژگی های مختلفدر نظر گرفته شده است. به منظور به دست آوردن جواب های دقیق که بتواند مــورد استفاده دیگران قرار گرفته و هم چنین رفتار واقعیسازه را نمایش دهد شرایط تکیه گاهی ســاده در نظر گرفته شده است. هدف این پایان نامه علاوه بر رفتارهای دینامیکی سازه تکیه گاه، بررسی اثرات اندرکنشی سیستم بر روی رفتار وسیله متحرک نیز می باشد. به همین منظور سعی بر این بوده که با بررسی پارامتر-های مختلف نوسانگر، رفتارهای واقعی تری از وسیله متحرک مدل شده و با هم مقایسه شوند. درفصل دوم مروری بر تحقیقات صورت گرفته توسط دیگر محققان، تئوری ها و روش های حل به کار گرفته شده برای تحلیل مسائل مشابهانجام گرفته است. در فصل سوم،ابتدا روابط حاکم بر رفتار و خصوصیات مواد ایزوتروپیک ارائه شده است. معادلات و روابط حاکم بر تیرها بر اساس تئوری تغییرفرم های برشی مرتبه اول ارائه و با استفاده از اصل کار مجازی به روش اجزاء محدود، دستگاه معادلات حاکم به دست آمده است. پس از آن، معادله حرکت وسیله متحرک برای حالات مختلف مدل وسیله به دست آمده و به شکل مناسب جهت کوپل با معادلات تیرارائه شده است. در فصل چهارم،صحت و دقت فرمولاسیون ارائه شده، پاسخ های استاتیکی و دینامیکی تیرهای ایزوتروپیک تحت اثر وسایل متحرک مختلفبا استفاده از جداول و نمودارهای هم-گرایی و مقایسه ای بررسی خواهد شد. هم چنین، مقایسه ای میاننتایج روش ارائه شده و نتایج موجود از سایر روش ها و مطالعات انجام شده است.در ادامه،تأثیر پارامترهای مختلف بررفتار وپاسخ دینامیکیسیستم بررسیشده است. در فصل پنجم، نتایج به دست آمده ارائه و پیشنهاداتی جهت ادامه کارهای مطالعاتی آتی در زمینه تحقیق حاضر ارائه شده است.

این پایان نامه، الگوریتم بهینه سازی گسسته ی کلونی زنبور مصنوعی توسعه یافته به کمک مکانیزم بازگشت ‏‏(‏abc-fb‏) را برای طراحی بهینه‏‎ ‎ی وزن خرپاهای صفحه‎ ‎ای، خرپاهای فضایی و قاب های فولادی ارائه می دهد. ‏این الگوریتم بر مبنای الگوریتم های بهینه سازی کلونی زنبور مصنوعی ارائه شده توسط ‏karabog‏ [‏appl soft ‎comput 11(2011) 3021-3031‎‏] و ‏sonmez‏ [‏struct multidisc optim 43(2011)85-97; appl soft ‎comput 11(2011) 2406-2418‎‏] می باشد. از الگوریتم کلونی زنبور مصنوعی ‏karaboga‏ که برای بهینه سازی ‏مقید مسائل عددی ارائه شده بود، به عنوان الگوریتم پایه و از پیشنهاد ‏sonmez‏ در جایگزینی نصف بهترین راه ‏حل ها از جمعیت اولیه، به عنوان زنبورهای "استخدام شده" به منظور افزایش سرعت همگرایی استفاده ‏می شود. به منظور گسسته سازی این الگوریتم، با الهام از پیشنهاد ارائه شده توسط کاوه و طلعت اهری‎ ‎‏ ‏‏[‏asian journal of civil engineering (building and housing) 9(2007)563-575‎‏] در الگوریتم گسسته ی ‏بهینه سازی جامعه ی ذرات، مقادیر انتخاب شده توسط زنبورها با نزدیکترین مقدار گسسته ی مجاز جایگزین ‏می شوند. در مرحله ی بعد، جهت اعمال قیود به الگوریتم، از "مکانیزم بازگشت" استفاده می شود. این تکنیک ‏اعمال قیود که از مجموعه ی روش های مبتنی بر توابع جریمه ی فوت به شمار می آید، نسبت به دیگر ‏تکنیک های اعمال قیود، روشی نسبتاً ساده است، به ویژه زمانی که به علت سادگی قیود، تولید فضای اولیه ی ‏امکان پذیر دشوار و زمان بر نباشد. این روش بر اساس تکرار فرایند تولید یک نقطه ی جدید، به صورت بازگشتی ‏به نقطه ی اولیه، تا زمان دست یابی به یک حل امکان پذیر، می باشد. زمانی که فرایند بهینه سازی آغاز می شود، ‏ذرات (زنبورها) در فضای امکان پذیر به دنبال راه حل می گردند. اگر هر یک از ذرات (زنبورها) به خارج از ‏ناحیه ی امکان پذیر‎ ‎برود، به موقعیت قبلی اش باز گردانده می شود تا فضایی که ذرات (زنبورها) در آن به جستجو ‏می پردازند، یک فضای امکان پذیر باشد. الگوریتم پیشنهادی با استفاده از چند مثال مبنا از خرپاهای صفحه ای، ‏خرپاهای فضایی و قاب های فولادی دو بعدی که در مقالات موجود هستند، مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج، نشان ‏دهنده ی افزایش نرخ همگرایی و دقت، در مقایسه با سایر روش های بهینه سازی می باشد.‏

در میان انواع سازه ها، پل ها نسبت به سایر سازه های معمولی دارای ساختار سیستم پیچیده تری می باشند. همچنین به عنوان یکی از ارکان شریان های حیاتی می باشند که لازم است بعد از زلزله به منظور راه دسترستی به بیمارستان ها، ایستگاه های آتش نشانی و سایر خدمات مورد استفاده قرار گیرند. بنا به علل ذکر شده، می توان گفت پل ها بی تردید جایگاه ویژه ای در حفظ سطح مورد نیاز از ایمنی و قابلیت بهره برداری را دارا می باشند. اکثر آیین نامه های طراحی پل در بحث تحلیل لرزه ای پل ها، یا اثر مولفه قائم را در نظر نمی گیرند و یا روش مشخصی برای در نظر گرفتن مولفه قائم زلزله ارائه نمی دهند. با این حال بررسی زلزله های چند دهه اخیر نشان می دهد که اثر مولفه قائم زلزله می تواند در برخی موارد از عوامل اصلی تخریب پل ها باشد. در مواردی که اثر مولفه قائم در طراحی وارد می شود تابع طیف به طور معمول 66/0 طیف پاسخ مولفه افقی منظور می شود. با این حال مطالعات جدید نشان می دهند که این نسبت در پریودهای پایین و در نواحی نزدیک گسل، تخمینی در خلاف جهت اطمینان است. در این تحقیق علاوه بر بررسی اثر همزمان دو مولفه افقی و قائم زلزله، اثر همزمان هر سه مولفه زلزله بر پاسخ پل ها، بررسی گردیده است. در فصل اول به بررسی پژوهش ها و مطالعات انجام شده بر تأثیر مولفه قائم زلزله بر طیف پاسخ زلزله و نیروهای وارد بر پل پرداخته شده است. با توجه به اهمیت در نظر گرفتن اندرکنش خاک در کوله ها و زیر ستون ها با سازه پل، در فصل دوم به بررسی نیروهای وارد بر خاک و نیز روابط موجود به منظور در نظر گرفتن اندرکنش خاک پرداخته شده است. در فصل سوم به معرفی اعضای رو سازه و زیر سازه پرداخته شده است. انواع روش های مدل سازی ستون ها، مدل سازی عرشه، تأثیر انحراف عرشه پل ها بر عملکرد صلب عرشه، درزهای انبساط و بالشتک ها به عنوان انتقال دهنده های نیرو از عرشه به ستون ها، معرفی و مورد بررسی قرار گرفته است. در فصل چهارم شاخص ترین ویژگی های نرم افزار اُپن سیس که دلیل انتخاب آن برای این تحقیق می باشد، ذکر می گردد. سپس، پل کلمنتس به منظور مدل سازی، معرفی شده است. در انتها با مقایسه مقادیر پاسخ های نیرویی و تغییر مکانی و نتایج موجود در مقاله، صحت مدل ساخته شده در نرم افزار اُپن سیس کنترل می گردد. در فصل پنجم نتایج حاصل از تحلیل پل های مدل سازی شده در فصل چهارم، ارائه شده است. در این راستا به بررسی اثر مولفه قائم زلزله بر رفتار لرزه ای پل ها پرداخته شده است. در نهایت در فصل ششم خلاصه ای از نتایج و پیشنهادات حاصل از این تحقیق بیان شده است.

در صورت عدم دسترسی به نگاشت هایی مناسب، استفاده از نگاشت های اصلاح شده جایگزینی مناسب جهت انجام تحلیل های تاریخچه زمانی خواهد بود و در تهیه این مجموعه نگاشت، انطباق طیفی از مهمترین و یا اصلی ترین معیارهای آیین نامه ها می باشد. روش های زیادی جهت اصلاح نگاشت های موجود جهت حصول انطباق طیفی بیشتر بر طیف پاسخ هدف موجود می باشد. اما در کل می توان این روش ها را به سه دسته مقیاس در حوزه زمان، مقیاس در حوزه فرکانس و مقیاس در حوزه زمان- فرکانس تقسیم بندی کرد. در تمامی روش های مذکور طیف پاسخ هدف به عنوان تنها داده لرزه ای هدف درنظر گرفته می شود و تلاش برای حصول انطباق بر آن صورت می گیرد. در حالیکه طیف پاسخ تنها یکی از داده های بدست آمده از نگاشت های طبیعی روی داده می باشد و نگاشت هر منطقه دارای بسیاری از اطلاعات لرزه ای دیگر می باشد که درون طیف پاسخ دیده نشده است. همچنین بدلیل آنکه طیف پاسخ مستقل از زمان می باشد و هیچگونه اطلاعات زمانی ارائه نمی کند، روش های اصلاح اقدام به اصلاح کلیه دامنه نگاشت ها با ضریب یا ضرایبی یکسان جهت انطباق بر طیف پاسخ هدف می کنند درحالیکه بسیاری از بازه های یک نگاشت شاید نیازی به اصلاح نداشته و یا آنکه جهت اصلاح نیازی به پاسخ های اکسترمم نباشد. در این پایان نامه به بررسی سه روش عمده مورد استفاده جهت اصلاح نگاشت ها جهت حصول انطباق طیفی موردنظر پرداخته می شود و پس از شرح هر روش اقدام به اصلاح مجموعه ای از نگاشت ها به آن روش جهت انطباق بر طیف پاسخ نگاشت انتخاب شده ای به عنوان هدف می گردد. پس از آن ضعف دیده شده در هر روش بیان خواهد شد و نشان داده می شود که نگاشت های روی داده دارای سطح بیشتری از اطلاعات می باشند و در این میان سطحی جدید از اطلاعات یک نگاشت که ایده تکامل طیفی نام گذاری شد و از دستآوردهای این تحقیق می باشد بیان می گردد. در انتها بوسیله ایده مطرح شده و روش پیشنهادی دیگری اقدام به برطرف نمودن ضعف های روش های بیان شده اصلاح نگاشت پرداخته می شود. نتایج بدست آمده انطباق طیفی بیشتر و نگاشت هایی با رفتاری نزدیک تر به نگاشت هدف را نشان می دهد.

به دلیل وجود پیچیدگی های بسیار در سازوکار رویداد زمین لرزه ها، امکان پیش بینی دقیق آن در یک ساختگاه معین وجود ندارد. اما تجربه و یافته های علمی نشان می دهد که با استفاده از روش های آماری و احتمالی تحت عنوان تحلیل خطر لرزه ای، می توان ایمن بودن سازه ها در مقابل زمین لرزه را تا حد مطلوبی برآورد نمود. مطالعه حاضر، نتایج این تحلیل را با استفاده از رهیافت احتمالی و در مواردی با استفاده از رهیافت تعینی ارائه داده است. این مطالعات به منظور بررسی وضعیت لرزه خیزی در استان بوشهر و با انتخاب گستره طرحی به شعاع 150 کیلومتر از مرز های این استان صورت گرفته است. بدین منظور منابع لرزه زا در گستره طرح با استفاده از نقشه های زمین شناسی موجود، تعیین و سپس مدل مناسب از چشمه های لرزه زا به-صورت خطی در منطقه ارائه شده است. فهرست زمین لرزه های روی داده در محدوده مطالعاتی از طریق اسناد تاریخی و ثبت دستگاهی جمع آوری شده و با استفاده از روش هایی، نواقص موجود در این کاتالوگ مرتفع گردیده است. دست یابی به توزیع پواسونی با به کارگیری روش پنجره زمانی- مکانی گاردنر و نوپوف و حذف پس لرزه ها و پیش لرزه ها انجام شده است. در ادامه با استفاده از روش های کیکو و گوتنبرگ- ریشتر، پارامترهای لرزه خیزی محاسبه و پس از انجام بررسی هایی بهترین نتایج انتخاب شده اند. در نهایت پارامترهای مذکور، با توجه به توان لرزه زایی هر گسل به گسل های منطقه اختصاص داده می شود. از طرفی میزان کاهندگی و تضعیف پارامترهای جنبش نیرومند زمین با استفاده از روابط boore- atkinson، campbell-bozorgnia، chiou-youngs و قاسمی و همکاران محاسبه شده اند. پس از ترکیب منابع لرزه زا و استفاده از روابط کاهندگی اشاره شده در فوق، تحلیل خطر لرزه ای از استفاده از نرم افزار ez-frisk صورت گرفته است. خروجی های این برنامه به صورت منحنی خطر و طیف خطر یکنواخت با استفاده از روش های تعینی و احتمالی خطر لرزه ای، برای شهرهای مهم استان در نمودارهایی ارائه شده است. در نهایت نقشه پهنه بندی خطر لرزه ای با استفاده از یک کد نوشته شده در برنامه مطلب و با داشتن طول و عرض جغرافیایی هر نقطه و مقدار بیشینه شتاب زمین(pga) و برای دوره بازگشت های 75، 475 و 2475 سال ترسیم شده است.

به دلیل پیچیدگی های بسیار در سازوکار وقوع زمین لرزه ها و ناهمگنی شدید در لایه های مختلف زمین که امواج زلزله از آن عبور می کنند و بسیاری موارد مبهم دیگر امکان پیش بینی دقیق زمان، محل و بزرگی زمین لرزه های آینده و در حال حاضر، درآینده نزدیک وجود ندارد؛ اما تجربه و یافته های علمی نشان می دهد که بر اساس اطلاعات قابل دسترس و استفاده از روش های آماری و احتمالی می توان ایمن بودن سازه ها در مقابل زمین لرزه ها را تا حد مطلوب برآورد نمود. روش های تحلیل خطر لرزه ای روش هایی هستند که با استفاده از آن ها می توان تا حدودی رفتار لرزه ای یک منطقه خاص را پیش بینی کرد. این روش ها با استفاده از پیشینه لرزه خیزی یک منطقه و استفاده از اطلاعات لرزه ای تاریخی و دستگاهی و بررسی های سایزموتکتونیک احتمال وقوع زلزله های با بزرگی مختلف را در منطقه مورد مطالعه بررسی می کند. هدف نهایی و مورد نظر در این تحقیق، تحلیل خطر پذیری زمین لرزه با روش تعیینی به منظور ارائه پارامترهای حرکت زمین در سطوح مختلف لرزه ای در طراحی می باشد، به طوری که با کاربرد این پارامترها در طراحی به سازه هایی که در جای جای استان بوشهر بنا خواهند شد، پایداری آن ها طی زمین لرزه های آتی محتمل تر شود. در این تحقیق ابتدا درباره تاریخ، موقعیت جغرافیایی، زمین شناسی، تکتونیک، لرزه خیزی تاریخی و دستگاهی، زمین لرزه ساخت، گسل های موجود درون و شعاع 200 کیلومتری استان بوشهر و توان لرزه ای آن ها و سازوکار زلزله های منطقه مطالبی بیان شده و سپس در مورد ویژگی های لرزه خیزی و برآورد پارامترهای زلزله بحث شده است. در این پروژه تحلیل خطر زلزله با استفاده از روش تعیینی صورت گرفته و پارامترهای جنبش نیرومند زمین شامل حداکثر شتاب زمین (pga)، حداکثر سرعت زمین (pgv)، حداکثر جابه‏جایی زمین (pgd)، طیف شتاب (sa)، شتاب حداکثر موثر (epa) و شتاب آریاس (ai) ارائه شده است. علاوه بر این طیف خطر یکنواخت برای شهرهای این استان نیز تهیه شده است.

امروزه، روش های مرسوم که برای تعیین فشار جانبی در دیوار های حائل استفاده می شوند، فرض اساس آن ها توزیع خطی فشار جانبی است. بر مبنای تحقیقات انجام شده، فرض توزیع خطی فشار جانبی محافظه کارانه بوده و روش های موجود اندرکنش بین خاک و دیوار را در نظر نمی گیرند. هیچ کدام از روش های موجود برای تعیین فشار جانبی، فرایندهای اجرای دیوار، نظیر اجرای مرحله ای خاک ریزی را در نظر نمی گیرند. از سوی دیگر، با اضافه شدن در میزان ارتفاع دیوار حائل، رفتار لایه های زیرین تأثیر مهمی بر عملکرد دیوارهای حائل دارد. در پژوهش حاضر، به منظور تحلیل اثر مقیاس بر عملکرد دیوارهای حائل از نرم افزار پلکسیس استفاده شد. همچنین، از دیوار حائل طره و سه ارتفاع 9، 11و 13 متری برای مدل سازی استفاده شد. ایده اصلی در مدل سازی مسئله مورد مطالعه، استفاده از یک تکیه گاه که حرکت در راستای افقی و قائم را مقید کند و فنر دورانی برای در نظر گرفتن سختی دورانی پی جایگزین مدل سازی سیستم خاک زیر پی و گروه شمع بود. همچنین، از دو نوع مصالح دانه ای متراکم و سست برای خاک ریز پشت دیوار حائل و نیز، برای در نظر گرفتن اثر عرض خاک ریزی، هندسه مدل در دو حالت حضور شیب خاکی و بدون حضور شیب خاکی تحلیل شد. از مدل رفتاری خاک سخت شده برای مدل سازی رفتار مصالح خاکی استفاده شده برای خاک ریز پشت دیوار استفاده شد. نتایج نشان داد که با افزایش در میزان سختی دورانی پی، عمق غیر فعال افزایش یافت. همچنین، با در نظر گرفتن یک سختی دورانی پی مشابه در سه ارتفاع مورد بررسی، با افزایش در ارتفاع دیوار، عمق غیر فعال کاهش یافت. در مقایسه وضعیت شیب خاکی- ماسه متراکم با وضعیت شیب خاکی ماسه سست و همچنین در وضعیت بدون شیب خاکی- ماسه متراکم با وضعیت بدون شیب خاکی- ماسه سست میزان تغییر مکان ها، نیروی برایند حاصل از فشار جانبی و نیز عمق غیر فعال، کاهش یافت و با افزایش در ارتفاع دیوار در تمامی وضعیت های مورد بررسی، در لایه زیرین خاک ریز دیوار حائل، کاهش فشار جانبی مشاهده شد. علاوه بر این، با اضافه شدن در عرض خاک ریز، تفاوت مقادیر لنگر خمشی بیشتر شد.

خطوط لوله مدفون گازی از مهم ترین شریان های حیاتی هستند، زیرا حاوی مواد اشتعال پذیر بوده و در صورت نشت گاز و آتش سوزی های پس از آن می توانند خسارت مالی، جانی و زیست محیطی هنگفتی را به بار آورند. بررسی رفتار لوله در زلزله های گذشته، حاکی از آسیب پذیری آن ها در برابر حرکات پایدار زمین چون گسل می باشد. در اکثر مطالعات صورت گرفته، حرکت گسل به صورت دو بعدی در نظر گرفته شده است. در برخی از مطالعات اخیر حرکت سه بعدی گسل در نظر گرفته شده اما برای در نظر گرفتن اندرکنش بین لوله و خاک، به منظور مدلسازی خاک از فنرهای معادل استفاده شده است که نیروی فنرها با استفاده از سعی و خطا به دست می آید. در این مطالعه با استفاده از المان های سه بعدی پیوسته برای خاک، حرکت سه بعدی گسل در نظر گرفته شده است، جهت مدل سازی از دو بخش خاک، جهت اعمال حرکت گسل و یک بخش لوله استفاده شده است، لوله های تحت بررسی شامل لوله پلی اتیلن با چگالی بالا و لوله فولادی است. پارامترهای مختلفی بر پاسخ لوله تحت گسل موثر هستند، این پارامترها شامل قطر لوله، ضخامت لوله، عمق دفن لوله از سطح خاک، زاویه جهت گیری لوله نسبت به گسل، جنس خاک و سرعت اعمال جابه جایی گسل می باشد. جهت بررسی میزان تأثیر این پارامترها، مدل های مختلفی تحت شرایط متفاوتی از هریک از پارامترها مورد تحلیل قرار گرفته است، در لوله پلی اتیلن با چگالی بالا، نتایج حاکی از این است که افزایش قطر لوله، ضخامت لوله و زاویه جهت گیری لوله نسبت به گسل سبب کاهش پاسخ کرنش طولی می گردد، اما با افزایش عمق دفن لوله و افزایش چسبندگی خاک در خاک رس و افزایش میزان زاویه اصطکاک داخلی خاک در خاک های دانه ای میزان کرنش طولی افزایش می یابد. همچنین بررسی سرعت اعمال جابه جایی گسل نشان داد که این پارامتر در جابه جایی کم گسل، در خاک های دانه ای سبب افزایش کرنش طولی و در خاک های رسی سبب کاهش کرنش طولی می گردد. در ادامه میزان تأثیر پارامتر های یاد شده در لوله فولادی نیز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان دادند که با افزایش قطر لوله و زاویه جهت گیری لوله نسبت به گسل، میزان کرنش طولی کاهش و با افزایش عمق دفن لوله میزان کرنش طولی افزایش می یابد، همچنین مشاهده شد که در لوله فولادی ضخامت تأثیر محسوسی بر پاسخ لوله ندارد و در بررسی اثر جنس خاک مشاهده شد که در جابه جایی کم، افزایش چسبندگی خاک در خاک رس و افزایش میزان زاویه اصطکاک داخلی خاک در خاک های دانه ای تأثیری بر کرنش لوله ندارد و در جابه جایی بالاتر، سبب کاهش کرنش طولی گشته است. با بررسی سرعت اعمال جابه جایی گسل نیز مشاهده شد که، افزایش این پارامتر تا محدوده ای خاص، در هر دو خاک رس و ماسه سبب کاهش کرنش طولی می گردد.

دراین تحقیق، ظرفیت باربری پی های واقع بر توده های سنگی همگن در حالت لرزه ای و همچنین پی های واقع در کنار شیب سنگی بررسی شده است. برای بررسی ظرفیت باربری، از روش مشخصه های تنش استفاده شده است. مسئله در حالت کرنش صفحه ای و تقارن محوری تحلیل شده و از معیار گسیختگی هوک-براون 1980 و معیار گسیختگی کلی هوک-براون استفاده شده است. ابتدا معادلات تعادل تنش روی مشخصه های تنش بازنویسی شده و سپس معیار گسیختگی سنگ در آن ها اعمال شده است. معادلات تنش به روش تفاضل محدود حل شده اند. حل کلی مسئله شبیه روش مرسوم مشخصه ها می باشد، با این تفاوت که به جای استفاده از زاویه اصطکاک لحظه ای از تغییر لحظه ای شعاع دایره ی موهر استفاده شده است. برای تحلیل، برنامه هایی نوشته شده اند که قادرند با گرفتن پارامترهای سنگ و پی، شبکه مشخصه های تنش را حل و رسم کرده و توزیع تنش زیر پی را محاسبه نمایند. ظرفیت باربری پی با انتگرال گیری از توزیع تنش زیر پی محاسبه می شود. اثرات زلزله به صورت ضرایب شبه استاتیکی افقی یا عمودی به مسئله اعمال شده است .ظرفیت باربری در دو حالت توده سنگ بدون وزن و توده سنگ وزن دار بررسی شده و تاثیر مثبت در نظر گرفتن وزن توده سنگ بر ظرفیت باربری اثبات گردید. پی واقع در کنار شیب سنگی مورد بررسی قرار گرفت و با افزایش شیب سنگی کنار پی، از ظرفیت باربری نهایی پی کاسته می شود. در نهایت تاثیر ضریب زلزله، اثر وزن و پارامتر های ژئومکانیکی بر ظرفیت باربری بررسی شده و نمودار هایی برای آسان تر شدن طراحی ارائه شده است. با استفاده از این نمودار ها به سادگی می توان ظرفیت باربری استاتیکی و دینامیکی پی های واقع بر توده های سنگی و در کنار شیب سنگی را بدست آورد.

چکیده ظرفیت باربری پی های نواری بر روی خاک مسلح شده با فیبر به روش مشخصه های تنش بوسیله ی مهدی نعمتی در این پایان نامه، ظرفیت باربری پی های نواری، که بر روی بستری از خاک های دانه ای مسلح شده با فیبر قرار گرفته¬اند، با استفاده از روش مشخصه های تنش ارزیابی شده است. توده مرکب خاک و مسلح کننده به صورت یک خاک همگن اما غیر ایزوتروپ در نظر گرفته شده است. توزیع جهت گیری مسلح کننده ها در هر دو حالت ایزوتروپ و غیر ایزوتروپ منظور شده است. اثرات زلزله به صورت ضرایب شبه استاتیکی افقی و قائم در روابط اعمال شده است. پس از تعیین معادلات تنش در جهت مشخصه ها، این معادلات با استفاده از روش تفاضل محدود حل شده اند. برای انجام تحلیل، برنامه هایی با متلب تهیه شده است. با استفاده از این برنامه می توان با دادن پارامترهای خاک و مسلح کننده، شبکه مشخصه های تنش، توزیع تنش زیر پی و همچنین اطلاعات تنش در نقاط مختلف شبکه را به دست آورد. ظرفیت باربری نهایی پی با میانگین گیری توزیع بار زیر پی به دست خواهد آمد. با استفاده مکرر از این برنامه ها و در نظر گرفتن پارامترهای متفاوت در هر مرحله، نمودارهایی برای مقاصد طراحی این گونه پی ها در حالت استاتیکی و دینامیکی ارائه شده است. با انجام تحلیل های پارامتری، تأثیر تغییرات زاویه اصطکاک خاک و پارامترهای مسلح کننده روی ظرفیت باربری و شکل ناحیه گسیختگی بررسی شده است. نشان داده شده است که افزایش میزان مسلح کننده در توده خاک مسلح باعث افزایش ظرفیت باربری و عمق ناحیه گسیختگی می شود، همچنین ظرفیت باربری خاک های مسلح با افزایش میزان تراکم فیبرهای با جهت گیری متمایل به افق، بیشتر خواهد شد.

شهر اصفهان در جایگاه سومین کلانشهر کشور از جایگاه برجسته و ممتازی در زمینه تاریخی، فرهنگی، اجتماعی، سیاسی، صنعتی و اقتصادی برخوردار بوده و با توجه به همین موقعیت ویژه و در کنار آن، دارا بودن شرایط جغرافیایی مطلوب، مقصد بسیاری از مهاجران به خصوص ساکنان استان های همجوار می باشد. هدف از پژوهش حاضر بررسی روند توسعه فیزیکی شهر اصفهان در سده حاضر و همچنین عوامل ژئومورفولوژیکی موثر بر آن می باشد. روش پژوهش از نوع توصیفی تحلیلی بوده و داده های مورد نیاز پژوهش از طریق تصاویر ماهواره ای، نقشه های زمین شناسی و توپوگرافی، نقشه dem 30 متری ایران و تصاویر گوگل ارث تهیه گردیده است. شیوه انجام پژوهش بدین شکل بوده که ابتدا با ورود تصاویر رستری منطقه اصفهان مربوط به ماهواره های tm ، mssو land sat به نرم افزار arc gis محدوده خارجی شهر اصفهان در سال های 1975، 1990، 2006 و 2013 میلادی مشخص گردیده و پس از تلفیق با نقشه باز ترسیم شده دکتر سیروس شفقی مربوط به سال های 1302 و 1335 شمسی، روند توسعه فیزیکی شهر اصفهان در شش دوره مورد مطالعه قرار گرفت. به منظور بررسی دقیق تر میزان توسعه شهر در جهات مختلف، از نقطه فرضی صفر توسعه به مرکزیت میدان امام علی (ع)، محدوده فعلی شهر به هشت قطاع در جهات هشتگانه تقسیم گردید و روند توسعه فیزیکی شهر اصفهان در شش دوره مذکور بصورت جداگانه در هر یک از قطاع ها مورد بررسی واقع شد. پس انجام بررسی روند توسعه فیزیکی شهر اصفهان به عوامل ژئومورفولوژیک موثر بر این روند پرداخته شد و در نهایت یافته های پژوهش نشان از آن داشت که عوامل ژئومورفولوژیک زمینه را برای توسعه فیزیکی شهر اصفهان مهیا نموده اند تا این شهر بتواند بصورت افقی در گستره ای وسیع و هموار توسعه یابد.

در این پایان نامه با استفاده از روش خطوط تغییر طول صفر، فشار جانبی خاک وارد بر دیوارهای حایل در حالت استاتیکی و دینامیکی ارزیابی شده است. فشار جانبی خاک با فرض حالت کرنش صفحه ای برای دیوار حایل و در حالت غیرفعال و فعال ارزیابی شده است. خاک نیز، به صورت همگن فرض ¬شده¬است. همچنین اثرات زلزله به صورت ضرایب شبه استاتیکی افقی و قائم زلزله در نظر گرفته¬ شده¬است. معادلات تعادل در راستای خطوط تغییر طول صفر به دست آمده¬است و شرایط مرزی روی زمین و دیوار حایل بیان شده¬است. یک کد کامپیوتری جهت تحلیل دیوار حایل در matlab نوشته¬شده¬است. این کد قادر به تحلیل استاتیکی و دینامیکی دیوار حایل در حالت غیرفعال و فعال، به دست آوردن شبکه خطوط تغییر طول صفر و ناحیه گسیختگی برای دیوار حایل، محاسبه توزیع فشار خاک غیرفعال و فعال وارد بر دیوار حایل و به دست آوردن ضرایب فشار جانبی غیرفعال و فعال می¬باشد. از مزیت های این روش، عدم نیاز به فرض سطح گسیختگی و توانایی تحلیل خاک به صورت ناسازگار می باشد. تحلیل استاتیکی و دینامیکی دیوار حایل در حالت غیرفعال و فعال با استفاده از کد کامپیوتری انجام شده¬است و شبکه خطوط تغییر طول صفر و ناحیه گسیختگی محاسبه شده است. بنابراین، مقادیر تنش در کل نقاط شبکه خطوط تغییر طول صفر به دست آمده¬است. سپس، توزیع فشار جانبی وارد بر دیوار حایل تعیین شده¬است و ضرایب فشار جانبی غیرفعال و فعال به دست آمده¬است. ضرایب فشار جانبی ناشی از وزن واحد خاک، سربار و چسبندگی خاک برای خاک های سازگار و ناسازگار بر حسب پارامترهای مختلف ارائه شده است. تأثیر پارامترهای مختلف بر ضرایب فشار جانبی مورد بررسی قرار گرفته¬است. همچنین تأثیر زاویه اتساع بر ضرایب فشار جانبی و ناحیه گسیختگی دیوار حایل بررسی شده است. نتایج حاصل از این تحقیق با نتایج سایر محققین مقایسه شده است. راه حلی به فرم بسته برای ضرایب فشار جانبی ناشی از سربار و چسبندگی خاک ارائه شده است. نمودارهای بی بعد ضرایب فشار جانبی غیرفعال و فعال ناشی از وزن واحد خاک، سربار و چسبندگی خاک بر حسب پارامترهای مختلف و همچنین برحسب زاویه اتساع خاک ارائه شده است. زون گسیختگی دیوار برای مقادیر متغیر زاویه اتساع رسم شده است.

از خاک های مسلح شده با فیبر، می توان به عنوان خاکریز پشت دیوارهای حائل استفاده نمود. در این تحقیق از روش مشخصه های تنش برای محاسبه فشار جانبی دیوار های خاکی مسلح شده با فیبر در حالت فعال و غیر فعال استفاده شده است. توزیع فیبرها در خاک به صورت غیرایزوتروپ در نظر گرفته شده است. معیار گسیختگی استفاده شده، مخلوط خاک با فیبر را به صورت یک محیط همگن اما غیرایزوتروپ در نظر می گیرد و از پارگی فیبرها صرف نظر می کند. خاک ریز پشت دیوار به صورت دانه ای و بدون چسبندگی در نظر گرفته شده است. معادلات تعادل تنش روی خطوط مشخصه ها، با ارضای شرایط مرزی سطح زمین و دیوار، با استفاده از روش تفاضل محدود حل شده است. برای حل مسئله یک برنامه کامپیوتری نوشته شده که با استفاده از ویژگی های خاک و فیبرها و شرایط مرزی به عنوان ورودی، می تواند شبکه را حل کرده و توزیع تنش وارده به حائل را محاسبه کند. ضریب فشار جانبی خاک را می توان با انتگرال گیری از این فشار به دست آورد. ضریب فشار جانبی به دست آمده از این روش به خوبی به نتیجه به دست آمده از روش تحلیل حدی نزدیک است.با انجام تحلیل های پارامتری متعدد، اثرات ناشی از ویژگی های خاک و فیبر و همچنین زاویه شیب دیوار و سطح زمین بر روی فشار جانبی خاک ارزیابی شده است. حالت خاص ایزوتروپ که فیبرها به صورت تصادفی در خاک ریخته می شوند، نیز مورد بررسی قرار گرفته است. برای حالت فعال، به طور کلی تأثیر مقدار فیبر هم در حالت ایزوتروپ و هم غیر ایزوتروپ در مقایسه با سایر پارامترها بیشتر است. ولی برای حالت غیرفعال، در حالت ایزوتروپ تغییرات شیب زمین در حالت غیرایزوتروپ تغییرات زبری دیوارشرایط بحرانی تر را به وجود می آورد.

امروزه با توجه به کاربرد روزافزون شمع ها به عنوان یک عضو سازه ای اصلی در انواع پروژه های عمرانی، تحقیق و بررسی پیرامون رفتار شمع ها از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. در این پایان نامه سعی شده است تا با مدل سازی صحیح رفتار شمع منفرد و خاک پیرامون آن و با استفاده از روش های نوین عددی، به تحلیل استاتیکی و دینامیکی رفتار شمع تحت بارهای محوری متفاوت پرداخته شود. برای این منظور ابتدا به تحلیل استاتیکی شمع منفرد تحت بار محوری پرداخته شده است؛ که در خاک های همگن، ناهمگن و لایه ای مدفون می باشد. سپس تحلیل دینامیکی شمع منفرد تحت بار محوری بررسی شده است. در تحلیل های انجام گرفته برای این حالت، از بارهای یکنواخت و ضربه ای استفاده شده است و همچنین خاکی که شمع در آن مدفون است به صورت همگن و گیبسون در نظر گرفته شده که رفتار آن به صورت ویسکو الاستیک خطی فرض شده است. میرایی مصالح خاک نیز توسط مدل کلوین به مسئله اعمال شده است. در این پایان نامه برای نخستین بار با بهره گیری از روش عددی دیفرانسیل کوادریچر به تحلیل استاتیکی و دینامیکی رفتار شمع ها تحت بار محوری و محیط خاک پیرامون آن پرداخته شده است. برای تحلیل موارد ذکر شده و صحت سنجی آن، ابتدا به وسیله روش دیفرانسیل کوادریچر معادلات دیفرانسیل حاکم بر مسئله حل شده و سپس نتایج به دست آمده از آن با نتایج اندازه گیری شده و به دست آمده توسط سایر محققین و همچنین نتایج به دست آمده از روش اجزای محدود مقایسه شده است. پس از اطمینان از صحت مدل برنامه رایانه ای تهیه شده، به تحلیل و بررسی تأثیر پارامترهای مختلف شمع و خاک بر روی رفتار شمع و به طور ویژه نشست شمع پرداخته شده است. نتایج به¬دست آمده نشان داد که روش دیفرانسیل کوادریچر قادر است تا نتایج را با سرعت همگرایی و دقت بالا، هم در حالت تحلیل استاتیکی و هم در حالت تحلیل دینامیکی، محاسبه کند.

سه مدل ارائه شده در این مطالعه یعنی مدل هاردین- درنویش (هایپر بولیک)، مدل هایپربولیک اصلاح شده و مدل رمبرگ- اسگود همه در اصل مدل هایپر بولیک می باشند که به نوعی مورد اصلاح قرار گرفته اند. این مدل های غیر خطی سیکلی همه تابعی از کرنش برشی هستند که برای بیان یکی از مهم ترین خصوصیت های دینامیکی خاک یعنی مدول برشی نرمال شده به کار می روند. با توجه به اهمیت این مدل ها مطالعات بسیار کمی در این زمینه صورت گرفته است. در مطالعه پیش رو دو رابطه برای خاک های ماسه ای و دو رابطه برای خاک های رسی با استفاده از برنامه ریزی بیان ژنی (gep) برای پارامتر مجهول مدل هایپربولیک یعنی کرنش برشی مبنا پیشنهاد شده و با مقادیر موجود مقایسه شده که نشان از دقت قابل این مدل ها دارد. در ادامه پارامتر های مجهول دو مدل دیگر یعنی هایپربولیک اصلاح شده و مدل رمبرگ – اسگود برای خاک های رسی و ماسه ای با استفاده از رگرسیون به روابط آنها برای تک تک نمونه ها به صورت جدا و کل نمونه ها مقادیری گزارش شد. در انتها با استفاده از مقادیر پیشنهاد شده توسط محققان گذشته مقادیر گزارش شده در این مطالعه مقایسه شد که نتایج داری دقت مناسب در پیش بینی مدول برشی نرمال شده داشت. همچنین دقت سه مدل مذکور از نظر پیش بینی مقدار مدول برشی نرمال شده برای خاک های رسی و ماسه ای بررسی شده است.

دراین پایان نامه سطوح گسیختگی دیوارهای حایل در حالت فشار محرک و مقاوم خاک با خاکریزهای همگن غیر چسبنده و چسبنده در حالت های استاتیکی و دینامیکی با استفاده از روش قطعات تحلیل شده اند. بدین صورت که تعادل هر قطعه با استفاده از روش تعادل حدی و اعمال فرضیات روش اسپنسر بررسی شده و در نهایت سطح گسیختگی بحرانی با استفاده از روش بهینه سازی (optimization(pso particle swarmتعیین می گردد، به طوری که از بین کلیه سطوح گسیختگی محتمل برای هر دیوار با توجه به بارهای وارده، جنس و هندسه خاکریز و دیوار، همچنین در نظر گرفتن اصطکاک بین دیوار و خاکریز، سطح شکستی که بحرانی ترین نیروی جانبی را بر دیوار اعمال نماید به عنوان سطح گسیختگی بحرانی معرفی می شود. در طراحی های مرسوم، سطح گسیختگی دیوارها معمولاً صفحه ای در نظر گرفته می شود اما در این پایان نامه از روش pso برای تعیین سطح گسیختگی بحرانی دیوارها استفاده شده است و میزان صحت و تقریب تئوری های مرسوم نیز بررسی گردیده است. مقایسه نتایج حاصله با نتایج سایر روش ها نشان می دهد که روش استفاده شده در این پایان نامه سطوح گسیختگی به مراتب بحرانی تری را در بیشتر حالات ارائه می نماید و هندسه سطوح گسیختگی در همه حالات لزوماً صفحه ای نخواهد بود.