در این تحقیق با توجه به سوابق کارهای انجام شده در زمینه تشخیص خرابی با استفاده از روشهای استاتیکی بر مبنای اندازه گیری کرنش روشی پیشنهاد گردیده است تا به وسیله آن بتوان برای سازه های خمشی همانند تیرهای یکسره پلهای فلزی محل و مقدار خرابی را مشخص نمود. در این روش محاسبات کرنش با استفاده از مفاهیم پایه ای اجزا محدود برای المان خمشی بدست می آید. ابتدا کرنش در نقاط مختلف المانهای سازه محاسبه گشته و سپس تابع خطا بر مبنای اختلاف کرنشها در دو حالت سالم و معیوب با استفاده از یک روش بهینه سازی کمینه می گردد. خرابی بصورت ایجاد کاهش در مدول الاستیسیته می باشد. کمینه کردن تابع خطا با استفاده از الگوریتمهای ژنتیکی صورت می گیرد. الگوریتم ژنتیکی از کرنشهای اندازه گیری سازه معیوب استفاده نموده، و با بهنگام سازی مدل اجزا محدود پارامترهای مجهول که مدولهای الاستیسیته های سازه معیوب می باشند را شناسایی می کند. روش پیشنهادی برای تشخیص خرابی در چهار نمونه سازه خمشی که شامل یک قاب و سه تیر سراسری با دهانه های مختلف می باشند مورد استفاده قرار گرفته و نشان داده شده است که تشخیص خرابی بدرستی صورت می پذیرد. نتایج بدست آمده از آزمایشها نشان می دهد که این روش یکی از توانمند ترین روشهای تشخیص خرابی برای سازه های خمشی می باشد و می تواند بعنوان یک روش کاربردی استاتیکی مورد استفاده قرار گیرد.

تعداد زیادی از سازه های مواجه با اندرکنش لرزه ای خاک-شمع-سازه دچار خرابی و یا گسیختگی شمع و یا حتی کل سازه شده اند. پیچیدگی های موجود در مسائل مربوط به شمع و اندرکنش شمع و خاک به همراه اثرات ناشی از نیروی زلزله و همچنین عدم وجود روش های دقیقی که از فرضیات ساده کننده استفاده نکنند، نیاز به استفاده از روش های عددی را برای تحلیل و شناخت هر چه بیشتر، روشن می سازد. در این تحقیق سعی شده با استفاده از نرم افزار تفاضل محدود به مدلسازی سه بعدی و بررسی اثر عوامل مختلف بر روی پاسخ دینامیکی شمع و خاک پرداخته شود. در این مطالعه تعدادی آنالیزهای دینامیکی بر روی انواع خاک های ماسه ای و رسی توسط نرم افزار انجام گرفته است. با توجه به زلزله مبناء تعیین شده، بارگذاری وارد بر مدل در بخش آنالیزهای دینامیکی، طیف زلزله کوبه بوده است. این بار به صورت تاریخچه زمانی شتاب به بستر سنگی اعمال شده و در تمامی آنالیزها فرض شده است که بستر سنگی در کف مدل قرار دارد. همچنین بار سازه بالا به صورت یک بار ثابت گسترده در تمامی مدل ها به کلاهک گروه شمع وارد گردیده است. برای مدل کردن رفتار الاستوپلاستیک خاک از معیار گسیختگی موهر-کولمب استفاده شده است و در سطح مشترک خاک-شمع به منظور تعریف رفتار تماسی، المان pilesel که از قابلیت های نرم افزار است، بکار گرفته شده است. در کف مدل جابه جایی افقی و قائم مقید شده است. برای کسب نتایج واقعی تر و جلوگیری از انعکاس امواج از مرزهای کناری به داخل مدل، از مرزهای میدان آزاد(free-field) استفاده گردیده است. هدف اصلی این تحقیق بررسی اثر تغییر پارامترهایی نظیر نسبت فاصله بندی شمع ها، طول شمع ها و قطر شمع ها در گروه شمع قائم، در رفتار دینامیکی شمع بوده است. در قسمت نتایج این تحقیق، ابتدا پاسخ های استاتیکی و سپس پاسخ های دینامیکی شامل تغییرمکان، نیروی برشی و لنگر خمشی در اعماق مختلف شمع و برای تمامی آنالیزهای انجام شده رسم گردیده و تا حد امکان، این نتایج تفسیر شده است.

در این مطالعه با بهره گیری از نرم افزار abaqus تحلیل زلزله روی دیوار حائل انعطاف پذیر بتنی انجام گرفت که در نتیجه آن دیده شد که با افزایش ارتفاع دیوار، نتایج دچار تغییر چشمگیر(افزایش سه برابری برش در اثر افزایش ارتفاع از 10 به 30 متر) گردید، با افزایش ضخامت و عمق گیرداری دیوار و قطر مهار تغییر ناچیزی در نتایج حاصل شد،افزایش در طول مهار باعث تقویت سیستم و فاصله قائم 10 متر برای مهارها در دیوار 20 متری با 2 مهار بهینه ترین حالت شناخته شد و تعداد 2 ردیف مهار برای دیوار 20 متری کافی شناخته شد. همچنین مقایسه ای بین دیوارهای صلب و انعطاف پذیر انجام گرفت.

خاک علی رغم مقاومت فشاری خوب ، در کشش عملکرد ضعیف و کارایی نامناسبی دارد. برای جبران این ضعف اغلب از مسلح کننده های گوناگون در سازه های خاکی استفاده می کنند. به عنوان مثال استفاده از الیاف مصنوعی در راه سازی با توجه به خصوصیات مقاومتی مطلوب برای کاربردهای مورد نظر در سال های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. از جمله این الیاف مصنوعی ژئوسنتتیک ها می باشند. ژئوسنتتیک ها مصالح پلیمری نوینی هستند که برخی از آنها در تسلیح خاک کاربرد دارند. ژئوتکستیل نیز یکی از انواع رایج این نوع مسلح کننده ها به شمار می آید. استفاده از ژئوتکستایل در لایه اساس جاده ها منجر به افزایش ظرفیت باربری آنها می شود. راه های بدون رویه معمولا برای ترافیک های کم حجم و به عنوان جاده های دسترسی مورد استفاده قرار می گیرند. تغییر شکل هایی که در جاده های بدون رویه اتفاق می افتد باعث بالا رفتن هزینه نگهداری و ایجاد وقفه در ترافیک جاده ها می شود. استفاده از ژئوسنتتیک ها در جاده های بدون رویه علاوه بر تأثیر بسزای این مصالح در ظرفیت باربری ، باعث کاهش حجم عملیات خاکی و همچنین کاهش هزینه و سهولت در نحوه اجرای سازه های خاکی می گردند. در این تحقیق با توجه به اهمیت بالای این مسلح کننده های ژئوسنتتیکی ومکانیزم گسیختگی این مصالح، به بررسی افزایش ظرفیت باربری خاک مسلح ماسه ای مخلوط با رس توسط ژئوتکستایل پرداخته شده است. بدین منظور پس از مروری بر کارهای گذشتگان در این زمینه و همچنین گذری بر تئوری مسئله ، یک سری آزمایش های cbr روی خاک غیر مسلح و همچنین خاک مسلح به ژئوتکستایل در عمق های مختلف (h= 90, 60, 30, 20, 10,5mm) انجام شد. در ادامه به منظور تکمیل روش آزمایشگاهی به بررسی پارامترهای موثر در ظرفیت باربری به کمک روش عددی اجزاء محدود پرداخته شد. در این روش از نسخه 12 نرم افزار ansys کمک گرفته شد . بدین منظور پس از ساختن چند مدل مشابه نمونه های آزمایشگاهی ، و صحت سنجی نتایج مدلسازی عددی به کمک نتایج بدست آمده از آزمایش های cbr انجام شده، مدل های متعددی با در نظر گرفتن خاک مسلح به ژئوتکستایل در دو حالت یک لایه و دو لایه در قالب استوانه ای cbr مدلسازی شده، ساخته شدند، و سعی شد بهترین حالت تسلیح خاک مورد نظر به کمک ژئوتکستایل یافت شود . و در ادامه تأثیر پارامترهای مختلف خاک و بعضاً ژئوتکستایل در ظرفیت باربری و نشست خاک مورد ارزیابی قرار گرفتند . و نتایج بدست آمده در جداول و در نهایت بصورت نمودارهای تکی و مقایسه ای آورده شد. در این پایان نامه نتایج مربوط به 79 مدل ساخته شده در نرم افزار ansys در راستای رسیدن به اهداف مذکور ارائه گردیده است.

در دهه های گذشته محققین و مهندسین زیادی روی اثرات دیوارهای آجری پرکننده ی درون قاب های سازه ای، تحقیق و پژوهش نموده اند و همواره اثراتی که دیوارهای آجری پرکننده می توانند بر روی رفتار سازه داشته باشند یکی از دغدغه های مهندسین بوده است. از آن جا که مصالح مورد استفاده و در نتیجه مقاومت و سختی این دیوارها تا حد بسیار زیادی به محل ساخت و مصالح در دسترس وابسته است، اکثر کشور ها با توجه به شرایط اقلیمی موجود خود ضوابطی را برای در نظر گرفتن اثرات دیوارهای آجری پرکننده، در طراحی ها و آیین نامه های خود وارد کرده اند. کشور ما ایران هم از این قاعده مستثنی نبوده است و در طی سال های گذشته شاهد بودیم که در بعضی از بندهای آیین نامه 2800 اثر وجود دیوار پرکننده آجری در رفتار ساختمان لحاظ شده است. یکی از این بندها که وجود دیوار در ساختمان روی آن تاثیر می گذارد بند 1-5-7 آیین نامه 2800 می باشد که مطابق این بند بایدازایجاد ستون های کوتاه به خصوص درنورگیرهای زیرزمین ها حتی الامکان خودداری شود.با وجود این محدودیت گاه به دلیل شرایط خاص معماری و عوامل دیگر وجود ستون کوتاه اجتناب ناپذیر می گردد. آیین نامه هیچ اشاره ای در مورد چگونگی در نظر گرفتن اثرستون های کوتاه نکرده است. در ایران به دلیل عدم شناخت کافی مهندسین از چگونگی رفتار دیوار پرکننده آجری در زلزله از مدل سازی دیوار پرکننده پرهیز می کنند و هم چنین اثرات مثبت و منفی دیوار پر کننده بر روی رفتار سازه را نادیده می گیرند. هدف اصلی این تحقیق بررسی ایجاد شکست ناشی از ستون کوتاه بتنی در سازه های با سیستم قاب خمشی با الگوهای مختلف وجود دیوار در طبقات و تعیین مفصل برشی برای آنالیز غیرخطی سازه می باشد. همچنین در این تحقیق می خواهیم به موضوع تقویت لرزه ای ستون های کوتاه برای پرهیز از شکست برشی ترد و اثر میانقاب های آجری سازه بتنی درتشکیل ستون کوتاه بپردازیم. در مدل سازی دیوار را با میله فشاری معادل مدل سازی خواهیم کرد واثر آنرا در تشکیل ستون کوتاه مورد بررسی قرار خواهیم داد تا نوع تحلیل مورد نیازرا بیابیم. سپس با استفاده ازتحلیل های استاتیکی خطی وغیر خطی در نرم افزارهای opensees و 2000 sapمدل سازی دو سازه یکی معمولی باوجود ستون کوتاه و دیگری سازه طراحی شده برای ستون کوتاه را انجام خواهیم داد. با مقایسه نتایج حاصل ازتحلیل ها ملزومات طراحی برای منظور کردن اثر ستون کوتاه به دست خواهدآمد. اگرستون کوتاه بر اساس این ملزومات طراحی شوند هم از ظرفیت های موجود به طوربهینه استفاده خواهد شد و هم شاهد حوادث ناگواردر زلزله های آتی نخواهیم بود.

نیرو های دینامیکی که توسط این ماشین آلات تولید می شوند در مقایسه با وزن استاتیک ماشین و پی ناچیزاند. اما نیروهای دینامیکی به صورت تکراری و در مدتی طولانی به مجموعه پی و خاک وارد می شوند. بنابراین لازم است که خاک رفتاری الاستیک از خود نشان دهد در غیر این صورت تغییر مکان و نشست پس از هر سیکل بیشتر وبیشتر شده و ارتعاش می تواند موجب وارد آمدن آسیب شود. مسایل اساسی در طراحی پی ماشین آلات شامل: پیش بینی بارهای وارده، تحلیل سیستم پی-سازه و ماشین، برآورده کردن نیازهای عملکردی دستگاه و نهایتا ارایه یک طرح سازه ای مناسب به همراه جزئیات کافی است. موردی که باید در تمام این گام ها در نظر گرفته شود برهم کنش ماشین، پی و خاک است. بارهای وارد بر پی ماشین آلات استاتیک و دینامیک هستند. بارهای استاتیکی در اصل تابعی از وزن ماشین و تجهیزات آن و بارهای دینامیکی ناشی از نیرو های نامتوازن، نیروهای اینرسی و در بعضی موتورها حرکت سیالات داخل دستگاه است. هدفی که در طراحی پی ماشین آلات دنبال می گردد محدود کردن حرکات و تغییر مکان ها به حدی است که هم دستگاه بتواند به خوبی کار کند و هم افراد مشغول به کار در کنار آن در امنیت باشند. تغییر مکان های مجاز به سرعت، موقعیت، اهمیت و نوع کار ماشین بستگی دارند. دیگر عوامل دینامیکی رزونانس و حداکثر نیروی دینامیکی وارد به پی و خاک هستند. بنابراین چیزی که مناسب بودن طرح را تضمین می کند، تحلیل درست پاسخ پی به بارهای دینامیکی ماشین است و پاسخ پی به بارهای دینامیکی به شدت وابسته به نوع خاکی است که پی بر روی آن قرار دارد پس باید خصوصیات دینامیکی خاک به خوبی توسط آزمایش های مناسب وکافی تعیین شوند. همچنین باید از صحت عملکرد مدل با استفاده از نتایج آزمایش های میرایی و ابزار دقیق اطمینان حاصل شود. مطالب بیان شده آغازگر فرآیندی است که در مهندسی ژئوتکنیک لرزه ای، تحت عنوان اندرکنش خاک و سازه شناخته می شود. در این فرآیند، سختی سیستم از مجموع سختی دینامیکی خاک و سازه محاسبه شده و در برابر نیروهای دینامیکی مقاومت نشان می دهد. در این پایان نامه، فرآیند مدل سازی از طریق روش مخروط صورت گرفته و نتایج حاصل بر دستگاه ماشین آلات سه سیلندر دورانی مورد بررسی قرار می گیرد.سیستم همچنین در نرم افزار abaqus مدل شود.

به طور کلی شمع ها عناصر ستونی نسبتاً لاغری هستند که جهت انتقال بارهای فشاری، کششی و یا حتی جانبی از سطح زمین به لایه های سخت تر زمین به کار برده می شوند. از آن جا که اجرای پی های عمیق در شرایط نیروهای قائم وافقی وعدم وجود خاک مناسب در مجاورت سطح زمیناجتناب ناپذیر می باشد و درشرایط بروز زلزله وتأثیر بارنامنظم دینامیکی ناشی از آن موضوع به صورت بحرانی مطرح می گردد، لزوم بررسی وتحلیل دقیق رفتار شمع ها که اکثریت قریب به اتفاق در مورد سازه های بلند به کار می رود احساس شده است. از آن جا که انتخاب نوع سیستم پی با توجه به ملاحظات اقتصادی و مشکلات اجرایی باید با بررسی ها و مطالعات دقیق فنی همراه باشد، بررسی میزان و نوع بارهای وارده و ویژگی نوع لایه های خاک در اولویت اول مطالعات است. پس از آن باید به انتخاب سیستم پی شامل نوع شمع، تعداد و نحوه ی قرارگیری در پلان، طول، قطر و نحوه ی اتصالات شمع ها توجه شود. با توجه به پیچیدگی رفتار شمع، موضوعات مختلف در خصوص شمع ها همواره مورد تحقیق بوده است.در این تحقیق با انجام مدلسازی های متعدد بر روی گروه شمع 3 x 3 به بررسی اثر پارامترهای:نسبت فاصله به قطر، طول و قطر شمع ها پرداخته شد. همچنین با تغییر پارامترهای خاک به اثر نوع خاک در تحلیل ها پرداخته شد. موارد مورد بررسی تغییر مکان ها، نیروهای برشی و محوری و لنگر خمشی می باشند. اندرکنش خاک–سازه از مسائل مهم در مهندسی ژئوتکنیک لرزه ای است که به بررسی تأثیر وجود خاک در پاسخ سازه ها تحت بار دینامیکی می پردازد. درحالت معمول یک تحلیل دینامیکی فرض می شود که حرکت اعمال شده بر پا ی سازه مساوی با حرکت آزاد زمین می باشد. درصورتی که درعمل توده خاک به دلیل رفتار متفاوت با یک جسم صلب، دامنه ومحتوای فرکانسی زلزله را تغییرمی دهد.بنابراین می توان دریافت که تحلیل دینامیکی یک سازه بدون درنظرگرفتن خاک زیرین می تواند به نتایج غیرواقعی منجر شود. روش های مختلفی برای تحلیل اندرکنش خاک وسازه وجود دارد.از جمله این روش ها، روش مخروط است که برمبنای رفتارخطی و الاستیک خاک می باشد.دراین روش سختی دینامیکی پی با درنظرگرفتن تشعشع مخروطی امواج از پی، محاسبه شده وسپس معادلات تعادل دینامیکی با لحاظ کردن ماتریس سختی دینامیکی خاک وسازه به دست می آید. از حل این معادلات، خروجی ها شامل جابجایی ودوران پی وسازه قابل حصول است. در این تحقیق این روش به عنوان صحت سنجی موضوع مورد بررسی به کار برده شده است. در مورد مهمترین نتایج این تحقیق می توان گفت که با افزایش نسبت فاصله به قطر به طور کلی تغییر مکان افقی، تغییر مکان قائم، نیروی برشی ولنگر خمشی افزایش یافت. همچنین با افزایش طول و قطر شمع ها، تغییر مکان افقی، تغییر مکان قائم، نیروی برشی، نیروی محوری و لنگر خمشی افزایش یافت در حالی که تغییر مکان قائم کاهش یافت.

آسیب پذیری سدهای خاکی در برابر زلزله از دیر باز مورد توجه بوده است، زیرا مکرراً شاهد ناپایداری آن ها در هنگام زلزله های قوی و مخرب بوده ایم. زمین لرزه پدیده ای است طبیعی که اغلب وقوع آن با خسارت های اقتصادی و صدمات جانی همراه است. هر ساله وقوع چند زمین لرزه بزرگ در جهان ضایعات و آسیب های مالی و جانی و اجتماعی فراوانی به بار می آورد. سدهای خاکی و پاره سنگی نسبت به سایر انواع سدها (سدهای بتنی) در برابر زلزله بیشتر مستعد تخریب می باشند، با وجود این بررسی دقیق پایداری سدهای خاکی در برابر زلزله از پیچیده ترین مسائل در حوزه سدهای خاکی است. علت این پیچیدگی و عدم قطعیت در نتیجهگیری در حال حاضر این است که مجموعه معلومات و روابط بین آن ها در تحلیل این مساله بسیار متنوع و متفاوت است. تنوع خواص بدنه سدهای خاکی، مخصوصاًٌ رفتار دینامیکی آن ها، گوناگونی جنس و ضخامت و شرایط دیگر شالودههای آن ها (که هر کدام در انتقال، تضعیف یا تقویت امواج ارزه ای نقش اساسی دارند)، و تفاوت های اصولی ویژگی های موثر زلزله ها مانند فاصله مرکز زلزله تا سد، شدت و طول زمان وقوع زلزله، نوع و امتداد امواج رسیده به سد، فرکانس امواج و میزان استهلاک – همه عواملی هستند که هر کدام از آن ها می تواند در واکنش دینامیکی سد نقش مهمی داشته باشد. از اهداف این پایانامه بررسی پایداری سد خاکی عمارت در برابر زلزله می باشد. از طرفی امروزه ملاحظات اقتصادی یکی از مهم ترین عوامل انتخاب طرحها میباشد. سدها از جمله پروژه های کلان کشور می باشند، از این رو هدف دیگر تلاش برای کاهش هر چه بیشتر هزینههای طرح و اقتصادی نمودن آن امری ضروری می باشد. تحلیل و طراحی سدهای خاکی و سنگریزه ای در مقابل زلزله، عموماً با دو روش شبه استاتیکی و دینامیکی انجام می گیرد. روش شبه استاتیکی هرچند که با کاربرد آسان و فرضیات ساده، ایمنی سد را ارائه می دهد، اما بعضا می تواند به نتایج غیرایمن و غیر اقتصادی منجر شود. روش تحلیل دینامیکی عمدتا براساس تحلیل تنش و تحلیل تغییرمکان استوار می باشد که معمولا به کمک روش های عددی (اجزا محدود یا تفاضل محدود) انجام می گیرد. تحقیق حاضر برروی سد خاکی عمارت و با استفاده از نرم افزار flac2d وبر اساس مبانی روش آنالیز دینامیکی غیرخطی تلاش کرده است تا با لحاظ نمودن رفتار واقعی مصالح و شکل واقعی بارگذاری زلزله، درک مناسبتری از ایمنی سازه تحت زلزله های مختلف ارائه نماید. مدل رفتاری ساده الاستوپلاستیک مبتنی بر معیار موهر-کلمب برای بیان رابطه تنش – کرنش خاک و نیز میرایی رایلی برای افزایش سطح میرایی هیسترتیک و جبران کمبود میرایی هیسترتیک در تحلیل ها به کار گرفته شده اند. تخمین ایمنی لرزه ای با استفاده از نمودار تغییرات کرنش برشی حداکثر و حداکثر تغییر مکان تاج انجام گردیده است و نشان داده شده است که سد خاکی عمارت در مجموع تحت تاثیر زلزله پایدار می باشد. در ادامه تغییر مکان های نقاط مختلف در بدنه سد با در نظر گرفتن توزیع شتاب توزیع در توده خاک داخل هریک از سطوح و پارامترهای مقاومت برشی محاسبه شده و در نهایت با توجه به پاسخ دینامیکی و تغییر مکان های دائمی بدنه سد، ارزیابی نهایی از مشخصات بدنه، شیب شیروانی ها و پارامترهای هسته و پوسته سد انجام گرفته است، که این نتایج به صورت نمودارها و جداولی آورده شده است.

در حال حاضر بیشتر جنگ های صورت گرفته در دنیا به صورت هوایی می باشد به همین علت در سالیان اخیر در دنیا توجه ویژه ای به ساخت سازه های مدفون صورت گرفته است. بعضی از این سازه ها باید در مقابل بارهای ناشی از انفجار مقاوم باشند بنابراین در طراحی این سازه ها علاوه بر در نظر داشتن تحلیل های استاتیکی، از نقطه نظر تاثیر بارهای دینامکی نیز تحلیل کرد.

اهمیت بررسی اثر اندرکنش خاک و سازه بسیار مهم ارزیابی شده است و در حالت کلی قابل صرف نظر کردن نمی‏باشد. تا آنجا که بعضی از آئین نامه‏های طراحی لرزه‏ای که در مورد سازه‏های معمولی بکار می روند، کاهش معینی را در بار استاتیکی معادل برای منظور کردن اثر اندرکنش در حالتی که پی ساختمان صلب در نظر گرفته می‏شود، مجاز می‏دانند. در آنالیزهای دینامیکی کلاسیک، سازه مورد نظر با تعداد معینی درجه آزادی مدل می‏شود و معادلات حرکت دینامیکی سازه به تنهایی فرمول بندی شده و برای حل این معادلات روشهای توسعه یافته زیادی نیز موجود می‏باشد. اما تحلیل سازه به تنهایی نمی‏تواند در برگیرنده تمامی جوانب باشد. در بسیاری از حالات مهم، مثل حالات تحریک لرزه‏ای، بار دینامیکی به محیط خاک اطراف سازه اعمال شده و این فرآیند نیاز به مدلسازی خاک اطراف را نشان می‏دهد (خاک اطراف سازه، یک مدل نامحدود است).