در این تحقیق به بررسی ضریب رفتار سازه های فولادی متشکل از بادبند های همگرا و واگرا و بررسی ضریب رفتار سیستم مهاربندی پیشنهادی پرداخته شده است. در بیشتر موارد مهندسین سازه به دلیل ویژگی نقشه های معماری ناچار به استفاده همزمان از سیستم مهاربندی واگرا (ebf) و همگرا (cbf ) می شوند. برای محاسبه ی نیروی استاتیکی زلزله وارد بر سازه نیاز به محاسبه ی ضریب رفتار این سیستم می شود و از آنجایی که آیین نامه زلزله ایران در این باره مسکوت است. به اجبار بایستی یکی از مقادیر ضریب رفتار سیستم مهاربندی واگرا و همگرا استفاده کنند. به هر حال با احساس این نیاز در جامعه ی علمی و مهندسی کشور این تحقیق آغازشد و برای کاربردی کردن نتایج مثال هایی از سازه های اجرا شده نیز مورد بررسی قرار گرفت . پس از مدل سازی و تحلیل غیر خطی استاتیکی مدل ها ( آنالیزبارافزون )، تاثیر طول تیر پیوند و نسبت بادبندهای ebf به cbf در ضریب رفتار این سازه ها مورد مطالعه قرار گرفت .بر اساس نتایج بدست آمده ملاحظه شد که برای سازه های اسکلت فلزی حدوداً 8 طبقه و کمتر متشکل از مهاربندی توأم cbf و ebf ، در صورتی که نسبت تعداد پانل های ebf به cbf در هر جهت اصلی بزرگتر یا مساوی سه و نیز 0.3 ? l/e باشد می توان از ضریب رفتار سیستم مهاربندی ebf در طراحی سازه ها استفاده کرد. با بررسی سیستم مهاربندی پیشنهادی mbf ملاحظه شد که برای مدل های 4 و 6 و 8 طبقه ضریب رفتار این سازه ها با افزایش ارتفاع به سمت ضریب رفتار سیستم مهاربندی ebf با شکل پذیری متوسط یعنی عدد 7 میل می کند. از مزایای دیگر این سیستم گذر از زلزله ی بحرانی بدون تخریب تیر های سقف طبقات است. تیر mbf در صورت تخریب قابل تعویض بوده و با توجه به این که در سایر نقاط سازه مثل ستون ها و تیرهای سقف مفصل پلاستیک تشکیل نمی شود پس از تعویض بادبندهای mbf ، سازه به حالت اول خود برمی گردد . درکنار این مزایا ، mbf دارای امکان نصب بازشو است و انطباق بهتری با طرح های معماری دارد. کلمات کلیدی: ضریب رفتار ، سازه های اسکلت فلزی ، آنالیز بارافزون ، مهاربندی توام همگرا و واگرا ، سیستم مهاربندی پیشنهادی mbf

از آنجایی که تعداد اعضای سازه های فضاکار زیاد می باشند لذا قیود مورد نظر از قبیل تنش،کمانش و تغییر مکان که باید از نظر آئین نامه، تایید شوند نیز زیاد است. این امر روند بهینه یابی را بسیار کند می کند لذا روشی پیشنهاد شده است که در طی آن قسمتی از ژن ها که سبب نقض قید می شوند شناسایی شده و در طی فرآیندی اصلاح می شوند تا قیود مورد نظر اقناع شوند . بدین ترتیب روند بهینه یابی بسیار سریع تر صورت می پذیرد. با طرح مثال هایی روش پیشنهادی صحت سنجی شده است. روش پیشنهادی در مثال کار شده تا 34% بهبود در کاهش وزن سازه نسبت به روش های قبلی ارائه می دهد. همچنین در حدود 33% کاهش وزن نسبت به نرم افزار sap2000 نیز حاصل شده است.

در این پایان نامه ضریب رفتار قابهای خمشی خرپایی ویژه با دو الگوی اعضای خرپا بصورت ویرندیل و ضربدری با استفاده از روش یانگ و بر اساس روش همگرایی تعین شده است. تعین ضریب رفتار این سیستم بدلیل کارآمد بودن در دهانه های بزرگ و عدم شناخت دقیق آن در آیین نامه ها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. بر اساس نتایج حاصل در این پایان نامه قابهای خمشی خرپایی با آرایش ویرندیل از شکل پذیری بهتری نسبت به آرایش ضربدری برخوردار هستند.بعلاوه با افزایش تعداد دهانه قاب و تعداد طبقات شکل پذیری افزایش میابد. بر اساس نتایج حاصل از 3تا 5 طبقهr در محدوده r<6.35 >3.94 و از 6تا 8 طبقه در محدوده r<12.53 >7.77 حاصل شده است. درادامه به بررسی فرم مناسب خرپای ویرندیل بر اساس نسبت های مختلف دهانه ناحیه ویژه به ارتفاع خرپا جهت کسب ضریب رفتار مناسب پرداخته شده است. بر اساس نتایج حاصل با افزایش نسبت مذکور، ضریب رفتار افزایش میابد.

اکثر الگوریتم های بهینه یابی که بر مبنای روش های برنامه نویسی عددی خطی و غیر خطی می باشند نیازمند اطلاعات مشتق تابع هدف هستند و از این اطلاعات استفاده می کنند تا محدوده جواب ها نزدیک به یک نقطه شروع اولیه را مورد جستجو قرار دهند. بدین دلیل در بکارگیری این الگوریتم ها در مسائل بهینه یابی دنیای طبیعی اطراف ما محدودیت وجود دارد. اگر بیش از یک مینیمم محلی در مسئله بهینه یابی وجود داشته باشد نتیجه نهایی به مقدار نقطه شروع اولیه وابسته خواهد بود و حل بهینه حاصل الزاما بهینه مطلق نخواهد بود. به همین دلیل در چند دهه اخیر استفاده از الگوریتم های فرا ابتکاری جهت بهینه سازی توجه بسیاری از محققین را به خود جلب نموده است. این روش ها که بر پایه الهام از فرآیندهای طبیعی بنا نهاده شده اند، به علت عدم نیاز به انجام محاسبات سنگین ریاضی و نیز قابلیت نیل به نقطه بهینه سراسری و یا نزدیک به آن، در حل بسیاری از مسائل مختلف مورد استفاده قرار می گیرند. به دلیل اهمیت بالای مسائل بهینه یابی در علوم مهندسی و استفاده از الگوریتم های فرا ابتکاری در حل این مسائل، در این پایان نامه با بهره گیری از روش های نوین الگوریتم ژنتیک، اجتماع مورچگان، جستجوی هارمونی و جستجوی ذرات باردار شیوه جدیدی جهت بهینه یابی سطح مقطع سازه های خرپایی، بصورت همزمان، ارائه شده است تا بر اساس آن، فضای طراحی مساله به صورت مناسبی مورد کاوش قرار گیرد و جواب های نزدیک به جواب بهینه حاصل گردد. همچنین با طرح مثال های متعدد نتایج حاصل از سایر الگوریتم ها و این روش ابتکاری که روش جستجوی چند منظوره مبتنی بر الگوریتم های فرا ابتکاری نامیده می شود مورد نقد و بررسی قرارگرفته است و کارآمد بودن این روش ابتکاری را نشان می دهد.

امروزه مفهوم بهینه یابی به عنوان یک اصل زیر بنایی در طراحی بسیاری از مسائل پیچیده مهندسی پذیرفته شده است. یکی از موارد بهینه یابی در سازه ها، بهینه یابی سطح مقطع اعضای سازه با رعایت قیدهای طراحی، به منظور دست یابی به کمترین وزن سازه می باشد. الگوریتم ژنتیک (ga) یکی از الگوریتم های فراابتکاری است که توانایی خود را در این زمینه به اثبات رسانیده است. اما کندی فرآیند بهینه یابی از طریق ga جهت نیل به نقطه بهینه و نیز آغاز تصادفی فرآیند بهینه یابی توسط ga، سبب می شود تا در برخی موارد ga بهینه محلی را بیابد و در آن متوقف شود. در این پایان نامه سعی شده است تا با ترکیب یکی از روش های بهینه یابی ریاضی (روش برنامه ریزی خطی دنباله ای) و الگوریتم ژنتیک، مشکلات مطروحه تا حد امکان برطرف شود. به منظور دست یابی به این مهم، با استفاده از روابط موجود در روش جبری نیروها در تحلیل سازه، فرمولبندی نوینی در زمینه مسائل بهینه یابی سطح مقطع سازه های خرپایی ارائه شده است که امکان استفاده از روش های بهینه یابی ریاضی را فراهم می سازد. نکته قابل ذکر آن است که قبل از شروع فرایند بهینه یابی توسط ga، با استفاده از روش برنامه ریزی خطی دنباله ای، حدود جواب بهینه مشخص می شود و در ادامه الگوریتم ژنتیک عهده دار کامل نمودن فرآیند بهینه یابی می شود. به عبارت دیگر در این روش از مزایای روش بهینه یابی ریاضی، در جهت ایجاد جمعیت اولیه ga و در نتیجه بهبود کیفیت نتایج استفاده شده است.

در این پایان نامه سعی شده است تاثیر پارامتر های هندسی سازه بر روی ضریب رفتار سازه، ضریب شکل پذیری سازه، نسبت شکل پذیری، ضریب اضافه مقاومت سازه، پریود سازه و ... مورد مطالعه قرار گیرد. در این پژوهش ضریب رفتار هر مدل به چهار روش مختلف محاسبه شده است. عناوین کارهای اصلی انجام شده به شرح زیر می باشد : ? تاثیر ارتفاع سازه بر روی ضریب رفتار ? تاثیر ابعاد سازه بر روی ضریب رفتار سازه های با پلان های منظم و نامنظم ? تاثیر درصد بازشو بر روی ضریب رفتار سازه در پلان منظم و نامنظم ? تاثیر افزایش طول تیر های سازهبر روی ضریب رفتار سازه در کدهای ارتفاعی متفاوت ? بررسی تاثیر تعداد قاب های مقاوم بر روی ضریب رفتار سازه ? ارائه فرمول تقریبی برای تغییرات ضریب رفتار در ارتفاع و تعداد دهانه های متفاوت کلیه مدل های مورد بررسی در ابتدا توسط برنامه etabs nonlinear مدل سازی گردیده،وبر اساس استاندارد 2800،aisc-asd89و نشریه شماره 385تحلیل و طراحی شده است. در مجموع 120مدل برای این تحقیق مورد استفاده قرار گرفته است. نوع مدل های مورد بررسی در فصول بعد به تفضیل توضیح داده خواهد شد. کلیه مدل های مورد نظر به صورت سه بعدی توسط برنامه sap version 14.2بر اساس ضوابط و دستور العمل fema-356تحت آنالیز استاتیکی غیر خطی قرار گرفته است و مقادیر مورد مطالعه برای هریک از مدل ها استخراج گردیده است. همان طور که می دانید آئین نامه با یک دسته بندی کلی ضراب رفتار هر سازه را مشخص کرده است،نتایج این تحقیق حاکی از آن است، هر یک از مباحث اصلی ذکر شده در فرایند تحقیق دارای تاثیراتی گاها قابل توجه بر روی ضریب رفتار، ضریب شکل پذیری،ضریب اضافه مقاومت و..هستند،که نیازمند توجه جدی می باشد. تاثیرات ناشی از ارتفاع، تفاوت سختی سازه در دو جهت و افزایش سطح پلان قابل توجه است.

چکیده یکی از رایج ترین سیستم های مقاوم در برابر زلزله، سیستم قاب خمشی مقاوم است. در ایران روش متداول برای ایجاد اتصال خمشی تیر به ستون در قاب های فولادی، استفاده از صفحات روسری و زیر سری می باشد. با توجه به استفاده متداول از ستون قوطی در ایران در این پایان نامه از این نوع ستون استفاده شده است. ابتدا یک مدل عددی توسط نرم افزار abaqus تهیه شده و توسط نتایج نمونه آزمایشگاهی تأیید می شود. سپس برای انجام مطالعات پارامتریک بر روی ابعاد ورق های روسری و زیرسری مورد استفاده قرار می گیرد. نتایج حاصل از تحلیل عددی مدل ها مورد بررسی قرار می گیرند و توجیهات منطقی برای آن بیان خواهد شد که این نتایج بدست آمده به صورت زیر می باشد: با افزایش طول ورق های روسری و زیرسری، چرخش پلاستیک تیر افزایش می یابد و در نهایت باعث افزایش میزان افت در نمودار هیسترسیس می شود. استفاده از جوش عرضی در انتهای ورق های روسری و زیرسری سبب بهبود عملکرد اتصال می شود. احتمال پارگی در دو انتهای اتصال ورق زیرسری وجود دارد که با سه روش کله گاوی کردن ورق زیرسری، افزایش عرض ورق زیرسری و قرار دادن یک ورق در مرکز چشمه اتصال کاهش می یابد.

سازه قاب خمشی خرپایی (stmf) سیستم سازه ای قابی است که برای سازه های با عرض دهانه نسبتا زیاد مورد استفاده قرار می گیرد. این سیستم قابی، نسبت به سازه های قاب خمشی ساده، سختی جانبی بالاتر و وزن نسبتا کمتری را فراهم می کند. تحقیقات مربوط به سازه های قاب خمشی خرپایی ویژه (stmf) نیز به دلیل این که سازه های مجهز به این سیستم، قادر به مقاومت در برابر حوادث لرزه ای بزرگ است، مورد توجه بسیاری قرار گرفته است. در این تحقیق، بهینه یابی سطح مقطع اعضا و مقادیر ارتفاع و طول ناحیه ویژه قاب خمشی خرپایی برای بدست آوردن بهترین عملکرد لرزه ای انجام شده است.هدف بهینه یابی کمترین مقدار وزن قاب و بیشترین مقدار ضریب رفتار می باشد. در این پایان نامه، ضریب رفتار با تحلیل استاتیکی غیر خطی و بر اساس استاندارد 2800 ایران برای سطح عملکرد ایمنی جانی(cp) بدست می آید. آنالیز پوش اور یک تحلیل استاتیکی غیر خطی تحت اثر بارهای جانبی فزاینده است. قیدهای مساله بهینه یابی از آیین نامه طراحی قاب خرپایی برگرفته ازaisc360-2005 می باشد که شامل ضوابطی مانند نیروهای محوری اعضای فشاری و کششی، نیروهای برشی اعضای در ناحیه ویژه خرپا و ناحیه میانی خرپا و ناحیه غیر ویژه و نسبت طول هر پانل در ناحیه ویژه به ارتفاع تیر خرپایی می باشد.برنامه بهینه یابی به زبان برنامه نویسی متلب نوشته شده است که توسط الگوریتم ژنتیک انجام می شود.

در آئین نامه های مبتنی به نظریه قابلیت اعتماد، سعی می شود قالب آئین نامه به نحوی تنظیم شود تا با توجه به خصوصیات آماری بارها و مقاومت اجزاء، سازه ا ی ایمن و اقتصادی طراحی شود. یکی از عوامل موثر در کالیبراسیون آیین نامه های طراحی هر کشور، شناسایی جامع و کامل عوامل احتمالاتی حاکم می باشد. این در حالی است که متأسفانه در کشور ایران راجع به متغیرهای بار و مقاومت مطالعات جامعی صورت نگرفته است، لذا گاهاً ضرایب افزایش بار و مقاومت آئین نامه های طراحی ایران خیلی مبتنی بر واقعیت نیستند و در اکثر طراحی هایی که صورت می گیرد سعی می گردد با اعمال شرایط سنگین تر از آنچه که در هر منطقه وجود دارد و بدون توجه به اثراتی که بر روی هزینه ها خواهد داشت طراحی با ایمنی بالا انجام می شود. توسط برخی از محققین مطالعات آماری راجع به پارامترهای احتمالاتی بار و مقاومت صورت پذیرفته است و در این تحقیق بررسی هایی در زمینه متغیر تصادفی بار زلزله انجام شده است و مولفه های آماری مناسب برای آن منظور شده است. در ادامه تراز ایمنی اعضای فولادی طراحی شده براساس آیین نامه جدید ایران (نسخه 1392)، که طبق اطلاعات آماری در دسترس کشورمان بدست آمده است با اعضای فولادی طراحی شده توسط آیین نامه فولاد آمریکا مقایسه شده است. با توجه به نتایج حاصل ملاحظه می شود در برخی از موارد تراز ایمنی مطلوب حاصل نمی گردد و بایستی کالیبراسیون آیین نامه فولاد ایران با دقت بیشتری صورت پذیرد.

در طراحی سازه ها، بتن به عنوان یک ماده کاملا همگن و پیوسته با مقاومت مشخصه ای معلوم در نظر گرفته می شود. اما عوامل متعددی در مراحل ساخت، بتن ریزی و عمل آوری باعث می شود تا بتن کاملا همگن ویکپارچه نباشد. ناپیوستگی ظاهری بتن با مشاهده سطح عضو بعد از قالب برداری معلوم و مشهود است؛ اما ناپیوستگی های درون اعضای بتنی وتاثیر آن بر مقاومت اعضا مشخص نیست. آزمایشات متفاوتی ازقبیل مغزه گیری از بتن، چکش اشمیت، تست های فراصوت (اولتراسونیک) برای آگاهی از این ناهمگنی ها وجود دارد. دراین تحقیق با استفاده از دستگاه اولتراسونیک بتن (pundit) روی شش ستون بتن مسلح اجرا شده در محل کارگاه آزمایش انجام شد. در مرحله بعد مقاومت مشخصه بتن در نواحی مختلف ستون ها تعیین گردید و با مدلسازی در نرم افزار abaqus رفتار بار افزون ستونها و مقادیر تنش در شبکه آرماتور و بتن مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت. سپس سازه مورد نظر در نرم افزار etabs با ستون های جدید مدلسازی و مقایسه ای بین نسبت تنش ستون نا همگن با حالت کاملا همگن بعمل آمد.

مفهوم جداسازی پایه یک نوآوری در بهسازی لرزه ای سیستم های سازه ای می باشد که در ابتدا از طرف ‏انجمن مهندسی با تردید و شک و گمان روبرو شد ولی امروزه جداسازی پایه روش بسیار مفیدی برای بهسازی ‏توسط مهندسین می باشد . در این تحقیق به معرفی جداگرهای الاستومری و همچنین روابط و ضوابط آئین نامه ‏ای مربوط به طراحی آنها و همچنین به مدل سازی سازه منظم و نامنظم در پلان همراه با افزایش ارتفاع سازه ‏پرداخته می شود. سپس مواردی چون تغییر مکان کلی بام،تغییر مکان مرکز جرم طبقات، برش پایه و لنگر واژگونی ‏سازه منظم و نامنظم جداسازی شده و نشده مورد بررسی قرار گرفته است . نتایج بیانگر کاهش موارد فوق در سازه ‏جداساز شده بلند مرتبه نسبت به سازه کوتاه و متوسط مرتبه دارد. ‏