رفتار لرزه ای قاب های فولادی مهاربندی شده با مهاربندهای هم مرکز به شدّت تحت تأثیر رفتار غیرخطّی چرخه ای اعضای مهاربندی آن است. بنابراین، به منظور مطالع? رفتار لرزه ای قاب های فولادی مهاربندی شده با مهاربندهای هم مرکز و پیش بینی رفتار آنها هنگامیکه تحت تحریک های لرزه ای شدید قرار می گیرند، بایستی رفتار اعضاء مهاربندی این قاب ها مورد بررسی و مطالع? دقیق قرار گیرد. در این پایان نامه یک مدل تحلیلی بر اساس المان فیبری و مبتنی بر فرمول بندی به روش نرمی به منظور بررسی رفتار غیرخطّی چرخه ای مهاربندهای هم مرکز فولادی تولید شده است. هر دو مرجع بروز رفتار غیرخطّی سازه ها یعنی اثرات هندسی و همچنین رفتار غیرخطّی ناشی از رفتار مصالح در نظر گرفته شده اند. به منظور در نظر گرفتن اثرات سخت شوندگی کرنش و پدید? باوشینگر از یک مدل دو خطّی برای مصالح فولادی استفاده شده است. کمانش موضعی و اثر خستگی در سیکل کم در نظر گرفته نشده اند. در پایان، به منظور بررسی صحّت داده های بدست آمده از مدل فیبری، نتایج بدست آمده از این پایان نامه برای نمونه ای که فقط تحت بارگذاری افزایشی فشاری است با نتایج نرم افزار opensees مقایسه شده اند. به منظور بررسی رفتار المان فیبری در بارگذاری چرخه ای نیز، دو نمونه مهاربند دو سر مفصل با مقطع قوطی، با مدل فیبری شبیه سازی شده و سپس با نتایج آزمایشگاهی موجود و همچنین سایر مدل های تحلیلی مقایسه شده اند که نتایج بدست آمده از المان فیبری، تطابق رضایت بخشی با نتایج آزمایشگاهی دارد.

افزودن مهاربند به سازه ها از جمله روش های معمول مقاوم سازی به شمار می آید. ایده استفاده از کابل به عنوان مهاربند در ساختمان ها که در چند سال اخیر مورد توجه قرار گرفته است؛ مبتنی بر ویژگی های آن اعم از انعطاف پذیری، ظرفیت بالای تحمل نیروهای کششی و عدم تحمل نیروی فشاری می باشد. بیشتر تحقیقات موجود در مورد رفتار سازه های با مهاربند کابلی تئوری و در محدوده رفتار خطی و یا غیرخطی با در نظر گرفتن رفتار غیرخطی هندسی کابل متمرکز می باشد. در این پژوهش رفتار غیرخطی قاب های فولادی با مهاربند کابلی با در نظر گرفتن رفتار الاستو پلاستیک مصالح قاب و کابل و رفتار غیرخطی هندسی کابل مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا در یک قاب خمشی یک طبقه با مهاربند کابلی، اثر اضافه شدن کابل با قطرهای مختلف در شکل پذیری و مکانیزم شکست قاب مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه رفتار قاب های خمشی دو و چهار طبقه مهار شده به وسیله کابل با قطر های مختلف بررسی می شود. با توجه به نتایج تحلیل، سه نوع مکانیزم شکست برای قاب ها به دست آمده است که مکانیزم اول مطلوب بوده و مکانیزم دوم به علت انتخاب مهاربند با قطر بالا و مکانیزم سوم به دلیل انتخاب تیر با سطح مقطع بالا مطلوب نمی باشد. نتایج حاصل از تحلیل حاکی از آن است که مکانیزم اول به علت استفاده از تیر با سطح مقطع متوسط و مهاربند های با قطر کم شکل پذیری و رفتار مناسبی در سازه را به دنبال خواهد داشت. از طرفی با انتخاب مهاربند با قطر خیلی بالا، مکانیزم گسیختگی در سازه از شکست تیر به شکست ستون منتقل شده و باعث می شود ضمن عدم استفاده بهینه از ظرفیت سازه، سیستم مهاربندی شده توسط کابل شکل پذیری مناسبی نداشته باشد. نتایج مطالعات بیانگر این مطلب است که در سیستم مهاربندی شده توسط کابل استفاده از مهاربندهایی که قطر کمتری دارند، در کاهش درصد جابجایی طبقه بیشتر موثر می باشند. برای اینکه سازه رفتار مناسبی از خود نشان دهد انتخاب پیش تنیدگی زیاد توأم با قطر زیاد مهاربند ضرورتی ندارد.

فلسفه طراحی لرزه ای آیین نامه ها، بر اساس تحلیلی می باشد که اثرات شتاب افقی زمین لرزه بدون در نظر گرفتن سایر مولفه های آن لحاظ می شود. بررسی ها نشان می دهند که یکی از مشخصه های زمین لرزه های نزدیک گسل، افزایش شتاب مولفه قائم به میزان مولفه افقی و یا حتی بیشتر می باشد که اثرات همزمانی این مولفه ها منجر به مودهای خاصی از خرابی سازه ای می گردند. از این رو در نظر گرفتن اثر مولفه افقی و قائم زمین لرزه به صورت همزمان، در حوزه های نزدیک گسل لازم و ضروری می باشد. بر این اساس، در این پژوهش جهت بررسی موضوع فوق، معادله دینامیکی حرکت نوسانگر یک درجه آزادی با اعمال اثرات مولفه قائم زمین لرزه بر پاسخ افقی آن استخراج شده و از روش گام به گام زمانی با فرض تغییرات خطی شتاب برای حل معادله مذکور استفاده می گردد. پس از نوشتن الگوریتم مورد نظر، این الگوریتم در محیط matlab کد نویسی شده و نتایج حاصل می شود. نتایج به دست آمده نشان می دهد که پاسخ سیستم با اعمال همزمان دو مولفه افقی و قائم زمین لرزه، علاوه بر پریود ارتعاش، به جرم و ارتفاع نوسانگر نیز بستگی دارد. همچنین مشخص می شود که اثر مولفه قائم در حوزه های دور از گسل نیز باعث افزایش پاسخ تغییر مکان افقی سیستم می گردد.

چکیده: حرکت زمین در اثر زلزله در سایت های نزدیک گسل معمولا دارای ویژگیهای متفاوتی از حرکات زمین دور از گسل است که در طراحی سازه های نزدیک گسل حائز اهمیت می باشد. در بعضی رکوردهای ثبت شده در نزدیک گسل در تاریخچه زمانی سرعت رکورد یک پالس مشاهده می شود که نشانگر ورود بیشتر انرژی زمین لرزه به صورت پیوسته و متمرکز در سایت مد نظر می باشد. در حالت کلی اثرات جهت داری به جلو و جابجایی ماندگار، دو عامل عمده ایجاد کننده پالس های سرعت در مناطق نزدیک گسل می باشند. در این پایان نامه با توجه به ویژگیهای خواص رکوردهای ثبت شده پالس گونه نزدیک گسل و نیاز به طراحی سازه ها در برابر این گونه حرکات زمین، روشی برای تولید زمین لرزه های مصنوعی نزدیک گسل بر مبنای تبدیل s ارائه شده است. تبدیل s یکی از روش های مدرن و موثر برای انجام تحلیل در محدوده زمانی-فرکانسی سیگنالها می باشد. در روش پیشنهادی برای تولید زمین لرزه مصنوعی نزدیک گسل در فرکانس های بالا که دارای ویژگی تصادفی بودن می باشد از رابطه شینوزوکا که بر مبنای روش توصیف طیفی پریستلی پایه گذاری شده، استفاده شده است. برای فرکانس های پایین تر هم که محدوده پالس را شامل می شوند، پس از بررسی روابط ریاضی پیشنهادی برای بیان پالس، روشی برای استخراج و استفاده از پالس های موجود در زمین لرزه های پالس گونه ثبت شده، ارایه شده است. در پایان چندین نمونه زمین لرزه مصنوعی نزدیک گسل با ترکیب بخشهای مربوط به فرکانس های بالا و پایین تولید و مورد ارزیابی قرار گرفته است.