یکی از موارد مهم در طراحی ظرفیت باربری المان های یک سازه همچون ستون ها و دال ها، مقاومت آن ها در برابر بارهای انفجاری می باشد. طراحی ستون ها در مقابل این نوع از بارها از اهمیت ویژه ای برخوردار است زیرا با گسیختگی یک ستون امکان افزایش تخریب ها و یا وقوع تخریب پیش رونده افزایش می یابد، به همین دلیل بارهای انفجاری و نحوه عملکرد سازه ها در برابر این نوع از بارها در سالیان اخیر مورد توجه واقع شده و به دنبال آن مهندسین، اصول طراحی و مقاوم سازی المان های سازه ها، جهت فراهم نمودن شرایط ایمن در آن ها در برابر بارهای انفجاری را در اولویت تحقیقات و بررسی های خود قرار داده اند. در این پایان نامه تغییر مکان های ایجاد شده و میزان آسیب وارده به ستون های بتنی مسلح در برابر این نوع از بارها مورد بررسی قرار گرفته و به دنبال آن خسارت حاصل در این ستون ها با پیش بینی های آیین نامه ها مقایسه می گردد، در ادامه با تقویت این ستون ها با استفاده از الیاف کامپوزیت در چند حالت مختلف، پارامترهای مورد نظر در ستون های بتنی مسلح تقویت شده با الیاف کامپوزیت نیز مورد بررسی قرار گرفته و اثرات حاصل از کاربرد این الیاف بر روی رفتار و مقاومت ستون ها در برابر این نوع از بارها بررسی می گردد. به منظور بررسی رفتار و مقاومت این ستون ها در برابر بارگذاری انفجاری به کمک شبیه سازی عددی، از نرم افزار autodyn استفاده شده است. در شبیه سازی عددی انجام شده از مدل ماده rht concrete جهت مدل نمودن رفتار بتن و از مدل ماده johnson cook جهت مدل نمودن رفتار فولاد و همچنین جهت تعریف شرایط مرزی میان ماده ها از فرض چسبندگی کامل میان بتن با فولاد و بتن با الیاف کامپوزیت استفاده شده است. به منظور بررسی صحت روند شبیه سازی انجام شده، ابتدا نتایج حاصل از شبیه سازی یک ستون بتنی مسلح در برابر بارگذاری انفجاری با نتایج تجربی ارائه شده توسط وودسن و بایلوت مقایسه می گردد و پس از کالیبره نمودن تحلیل عددی اولیه با نتایج تجربی (که انطباق خوبی بین آن ها وجود دارد) مطالعات پارامتری بر روی رفتار ستون های بتنی مسلح همراه با الیاف کامپوزیت و یا بدون وجود این الیاف در برابر بارهای انفجاری انجام گرفته است. با توجه به این موضوع که در آیین نامه ها فواصل مختلف ماده منفجره تا ستون در بررسی اثرات حاصل از انفجار بسیار مورد استفاده قرار می گیرد، در این پایان نامه نیز تغییر مکان و آسیب های حاصل از انفجار در ستون ها با توجه به مقادیر مختلف فاصله مقیاس شده مورد بررسی قرار گرفته است. مطالعات پارامتری انجام شده در رابطه با تغییر مکان های ایجاد شده در این ستون ها در برابر بارهای انفجاری نشان می دهد که با افزایش فاصله مقیاس شده به دلیل خواص ترمودینامیکی گازها و ضربه حاصل از آن، تغییر مکان های حاصل نیز در محدوده ای مشخص از این فواصل افزایش می یابد و نحوه عملکرد الیاف به منظور توزیع آسیب، باعث عدم برابری این محدوده مکانی در ستون های بتنی مسلح با ستون های بتنی مسلح تقویت شده با الیاف کامپوزیت می گردد. دقت در روند کاهش تغییر مکان های ایجاد شده در ستون ها پس از تقویت آن ها با الیاف کامپوزیت در چندین حالت، مشخص می نماید که وجود الیاف در راستای محور طولی ستون با افزایش مقاومت آن، تأثیر بالاتری در کاهش این تغییر مکان ها در ستون ها دارد. با ادامه این مطالعات در رابطه با میزان آسیب ایجاد شده در ستون ها در برابر این نوع از بارها، مشخص می گردد که ستون های بتنی مسلح در برابر بارهای انفجاری دچار آسیب های موضعی شده و وجود الیاف به منظور تقویت آن ها، باعث توزیع نسبتاً یکنواخت آسیب در تمامی سطوح ستون گشته و به دنبال آن باعث کاهش بیشتر تغییر مکان از مقدار بیشینه خود به مقدارماندگار می گردند. استفاده از چندین حالت مختلف جهت تقویت ستون با الیاف کامپوزیت نشان می دهد که افزایش سختی ستون همراه با افزایش تعداد لایه های الیاف باعث انتقال گسیختگی به تکیه گاه ها و عدم همپوشانی الیاف در نواحی تغییر راستای الیاف باعث ایجاد آسیب های موضعی در این نواحی می گردد. بررسی آسیب های ایجاد شده در تکیه گاه ها نیز مشخص می نماید که پس از انتشار امواج در داخل ستون و برخورد با سطوح مقید تکیه گاه، مقدار تنش حاصل از این برخورد در آن سطح بیشتر شده و به دنبال آن میزان آسیب در آن تکیه گاه افزایش می یابد و در انتها نیز با مقایسه میان نتایج حاصل از شبیه سازی های انجام شده با یک رابطه تئوری، مشخص می گردد که این روابط در توصیف رفتار ماده تحت تغییر شکل های بزرگ قادر به ارائه نتایج مناسبی از میزان آسیب وارده به ستون ها نمی باشند.

در این پایان نامه، امکان کنترل پاسخ قابهای ساده چند درجه آزادی به بارگذاری انفجاری دوردست با استفاده از تاندونهای غیر فعال و دستگاههای نیمه فعال تنظیم پذیر مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. در بررسیها از طرحِِ جدید دستگاه تنظیم پذیر که دارای دوشیر کنترل می باشد به همراه دو قانون کنترل (4-3-2-1) و (4-2) استفاده شده است. این دستگاه به عنوان قسمتی از یک سیستم مهاربندی متشکل از تاندونهای تنظیم پذیر در نظر گرفته شده است. برای یک بارگذاری مشخص مطالعات تحلیلی زیادی جهت تعیین بهینه ترین طرح استقرار دستگاههای نیمه فعال تنظیم پذیر در قابهای چند طبقه به روش اجزاء محدود و تحلیل دینامیکی غیر خطی انجام شده است. طرحهایی به عنوان طرح بهینه در نظر گرفته شده اند که اولین پیک تغییر مکان و همچنین ارتعاش آزاد بوجود آمده در فاز دوم بارگذاری را بیشتر کاهش دهند. نتایج تحلیلها حاکی از آن است که طرح بهینه طرحی است که دستگاه تا حدود دو سوم ارتفاع سازه گسترده شده باشد. بر اساس همین نتایج مشخص شد که فاکتور اصلی در انتخاب یک دستگاه نیمه فعال تنظیم پذیر با قانون کنترل مناسب و طرح استقرار موثر تا حد زیادی بستگی به بررسی میزان اهمیت عواملی نظیر تغییر شکل دائمی، ارتعاش آزاد، برش پایه و محدودیتهای مربوط به ظرفیت دستگاه دارد. در مجموع، نتایج حاصله حاکی از کارایی دستگاههای نیمه فعال تنظیم پذیر و خصوصیات نیرو- تغییر مکان منحصر به فرد آنها در مقابله با بارگذاریهای انفجاری دوردست می باشد.

با توجه به حملات تروریستی اخیر در جهان ، هم اکنون بررسی مقاومت اجزای سازه ها در برابر انفجار بسیار ضروری می باشد. . برای این کار می توان از یکی از روش های تئوری ، تجربی و یا شبیه سازی عددی استفاده نمود.روش تئوری به علت ایده آل سازی ها و نادیده انگاشتن برخی از رفتار مواد و روش تجربی به علت نیاز به صرف زمان و هزینه بالا مطلوب نمی باشند ، لیکن می توان از روش شبیه سازی عددی به عنوان روشی مناسب استفاده نمود. در این تحقیق مقاومت تیرهای بتنی مسلح با مقطع مستطیلی به عنوان یکی از اجزای سازه های بتنی در برابر بارگذاری انفجاری با استفاده از شبیه سازی توسط نرم افزار autodyn مورد مطالعه قرار می گیرد؛ و به منظور بررسی صحت شبیه سازی ها، با نتایج تجربی موجود مقایسه می شود. همچنین به دلیل ضعف شدید این سازه ها در برابر حملات تروریستی، هم اکنون افزایش مقاومت انفجاری سازه های موجود یک خواسته عمومی است. یک روش موثر و نسبتاً کم هزینه برای نیل به این هدف ، استفاده از کامپوزیت های پلیمری مسلح شده با الیاف frp)) می باشد. این روش مقاوم سازی به علت مشخصات ویژه و منحصر بفرد کامپوزیت های frp ، در سراسر جهان بسیار فراگیر شده است . به همین دلیل در شبیه سازی ها، تیرهای بتنی با استفاده از الیاف frp تقویت شده و اثرات آن بر روی رفتار و مقاومت خمشی تیرهای بتنی مورد مطالعه قرار می گیرد. برای شبیه سازی بتن از مدل ماده rht concrete وبرای شبیه سازی آرماتورهای طولی و عرضی از مدل ماده johnson cook استفاده شده است. همچنین یک فرض اساسی انجام گرفته در این شبیه سازی ها، چسبندگی کامل بتن با آرماتورهای طولی و عرضی و چسبندگی کامل بتن با الیاف می باشد.ابتدا یکی از تیرهای بتنی که قبلاً تحت بار انفجاری به صورت تجربی مورد آزمایش قرار گرفته است شبیه سازی می شود و سپس به منظور کالیبراسیون و دستیابی به الگوی ترک خوردگی و تغییر مکان مشابه با آزمایش عملی مدل ماده های مورد استفاده و پارامترهایی نظیر نحوه مدلسازی تکیه گاهها ، اندازه مش بندی آرماتور و ...تغییر می یابد و پس از اطمینان از صحت شبیه سازی ها و مطابق بودن نتایج شبیه سازی و نتایج تجربی، مدل تایید شده به منظور بررسی بعضی از پارامترها نظیر تاثیر مقدار خاموت ها، تحت بار انفجاری مشابه قرار می گیرد. پس از آن یک تیر بتن مسلح که قبلا ً مورد آزمایش ضربه ای قرار گرفته است شبیه سازی شده ودر نرم افزار تحت بار ضربه ای مشابه قرار می گیرد . این تیر بتنی توسط همین محقق با بکارگیری لایه ای از cfrp جهت افزایش مقاومت خمشی، مقاوم سازی شده و بار دیگر تحت بار ضربه ای آزمایش شده است. برای بررسی صحت شبیه سازی الیاف cfrp در نرم افزار، ما نیز این تیر مقاومسازی شده را شبیه سازی کرده و تحت بار مشابه قرار داده ایم. بعد از این به منظور بررسی انواع دتایل های مقاوم سازی با frp تیربتنی شبیه سازی شده، با الیاف cfrp و gfrp تقویت خواهد شد و تحت بار انفجاری مشابه قرارمی گیرد. در نهایت برای بررسی بیشتر نتایج بدست آمده تیر های بتنی تقویت شده با frp را انتخاب کرده ودر غالب دو گروه، هر تیر را با مقادیر مختلف از ماده منفجره tnt شبیه سازی خواهیم نمود.هدف از این کار ، بررسی میزان افزایش مقاومت تیرهای بتنی تقویت شده با frp تحت بارهای انفجاری می باشد. تیرهای بتنی که شبیه سازی شده و تحت بار انفجاری قرار گرفتند، دچار همان الگوهای ترک خوردگی و گسیختگی شدند که در آزمایش واقعی در آنها به وجود می آید.شبیه سازی های تیرهای مسلح تقویت شده ثابت کرد که frp موجب کاهش خسارت وارد شده به تیر می شود همچنین این تقویت سازی موجب کاهش حداکثر خیز و خیز ماندگار تیر خواهد شد .همچنین مطالعات نشان داد تقویت با cfrp موثرتر از gfrp بوده به طوری که حداکثر خیز تیر تقویت شده با cfrp کاهش بیشتری نسبت به حداکثر خیز تیر تقویت شده با gfrp داشت.تقویت تیرها با frp به شکل های مختلفی می تواند صورت گیرد ولی به نظر می رسد تقویت با لایه ای از frp در وجه کششی تیر برای جلوگیری از گسیختگی و یا کاهش ترک های خمشی موثرترین راه است.تقویت های انتهایی و یا دور پیچ کردن تیرها به منظور کاهش حداکثر خیز و یا خیز ماندگار ، چندان موثر نخواهد بود .همچنین نتایج شبیه سازی ها نشان داد افزایش تعداد خاموت ها و استفاده از تقویت های انتهایی در جهت کاهش ترک های برشی بسیار موثر است.با توجه به نتایج بدست آمده به نظر می رسد جلوگیری نمودن از کلیه ترکها در انفجارهای متوسط و انفجارهای با شدت بالا غیر ممکن می باشد.

از آنجا استعداد بارگذاری های منجر به حذف المان های کلیدی سازه می توانند با توجه به این واقعیت که میزان این پتانسیل وابسته به شرایط،کاربری و موارد مشابه از محلی به محل دیگر متغیر باشد-که این پتانسیل در سازه های نظامی از درصد وقوع بالاتری برخودار می باشد-اما در سالیان گذشته و به دنبال تغییر تکنیک های کشورها در حمله به مناطق غیر نظامی و همچنین گسترش فعالیت های تروریستی لزوم طرح سازه های با مقاومت کافی در برابر چنین بارگذاری هایی الزامی به نظر می رسد. اگرچه در سالیان اخیر مطالعاتی در این زمینه صورت پذیرفته است اما غیر اقتصادی بودن نتایج حاصل از آن اجرایی نمودن این مطالعات را با کندی مواجه ساخته است. بنابراین و با توجه به مشکلات موجود در این زمینه،در پژوهش پیش رو سعی گردیده است تا با ارایه طرحی شامل قراردهی 8 عدد کابل مورب با مقاومت بالا که در یک و یا چند تراز از سازه قرار می گیرد و به طرز مناسبی به سازه اولیه-سازه طرح شده در برابر اثرات باد و زلزله و مطابق با آیین نامه های معتبر-متصل می گردند از گسترش روند تخریب جلوگیری بعمل آید و علاوه بر آن تغییر مکان حداکثر قایم سازه به میزان حداکثر 6 سانتیمتر محدود گردد. نتایج حاصل از این پژوهش نشان دهنده این مطلب است که اجرای چنین طرحی که نتایج آن در ادامه خواهد آمد به طرز موثری می تواند از گسترش روند تخریب جلوگیری بعمل آورد.بعلاوه با آنالیزهای اقتصادی صورت پذیرفته مشخص گردید که اجرای چنین سیستمی هزینه ای مابین 20/0 تا 50/0 در صد هزینه کل سیستم اولیه را جهت چنین مقاومسازی به آن تحمیل می کند که با روش های مقاومسازی مشابه که هزینه ای مابین 40 تا 60 در صد هزینه سیستم اولیه را طلب می کنند اختلاف اساسی دارد.

یکی از روشهای بررسی تخریب پیش رونده در سازه ها بررسی اثرات حذف ناگهانی یک المان باربر مانند یک ستون می باشد. در این مطالعه، پتانسیل تخریب پیش رونده سازه های نوساز 5 طبقه بتنی با سیستم قاب خمشی ویژه پس از حذف یک المان ستون میانی در پیرامون سازه ارزیابی شده و با استفاده از یک سیستم ثانویه ( ایجاد یک مسیر بار جایگزین در سازه) متشکل از کابلهای پر مقاومت فولادی که به طور افقی در تیرهای پیرامونی سازه قرار می گیرند، سعی گردیده از تخریب پیش رونده در این سازه ها پس از حذف یک ستون میانی در پیرامون سازه جلوگیری بعمل آید. کابلهای استفاده شده در این مطالعه شامل کابلهای 7 سیمه و یا کابلهای 19*6 سیمه سوپر آلیاژ که به ستونهای گوشه توسط اتصالات رایج در سیستم های پس تنیده متصل می شوند می باشند. به منظور برسی پتانسیل تخریب پیش رونده در این سازه ها و ارزیابی کارایی/عملکرد سیستم ثانویه به کار گرفته شده، مدلهای سه بعدی اجزا محدود از سازه ها توسط نرم افزار abaqus ایجاد شد. نتایج تحلیلی نشان می دهد که با به کارگیری سیستم ثانویه در سازه ها، سازه های مورد مطالعه قرار گرفته با حداکثر تغییرمکان قائم 4 سانتیمتر در بالای ستون حذف شده، در برابر تخریب پیش رونده مقاومت می کنند.

امروزه جداسازی لرزه ایی یکی از متداول ترین روش های موثر در کاهش نیاز های لرزه ای در سازه های مهندسی می باشد. از نقطه نظر "طراحی بر اساس عملکرد" fema 450، سازه های جداسازی شده از پایه را سازه هایی معرفی می کند که از آن ها انتظار می رود پس از وقوع زلزله mce ، روسازه قابلیت سکونت فوری را داشته باشد؛ و این در حالی است که ساختمان های معمولی با پایه ی ثابت تحت همین زمین لرزه عملکرد ایمنی جانی برای آن ها مد نظر می باشد. همچنین لازم به ذکر است که خود سیستم جداسازی می بایست تحت زلزله mce، عملکرد قابلیت استفاده بی وقفه را داشته باشد. در این مطالعه تلاش شده است که با محاسبه ی منحنی ظرفیت سازه های جداسازی شده ضریب رفتار ارائه شده توسط آیین نامه-ی asce 7-05 ، آخرین آیین نامه موجود در آمریکا تا به این لحظه، مورد ارزیابی قرار بگیرد و این نکته بررسی شود که آیا می توان با افزایش بیشتر ضریب رفتار آیین نامه ایی و با حفظ عملکرد مناسب، به طراحی بهینه تری در سازه های جداسازی شده رسید، به طوری که با توجه به افزایش هزینه ی ساخت ناشی از اضافه شدن سیستم جداسازی با تخفیفی که درمقاطع روسازه به دست می آوریم به سازه ایی دست یابیم که عملکرد نسبتاً بالاتری نسبت به سازه با پایه ثابت داشته باشد و هم هزینه ی ساخت آن خیلی بالا نرود به طوری که بتوانیم سازه های بیشتری را با سیستم جداسازی مجهــز کنیم. در این تحقیق، تأثیر مشخصات غیر خطی سیستم جداسازی بر رفتار و عملکرد سازه های جداسازی شده از پایه مورد بررسی قرار گرفت. پارامترهای غیر خطی سیستم جداساز شامل سختی اولیه، سختی ثانویه و مقاومت تسلیم می باشد. تأثیر این دو پارامتر از دو جنبه مورد بررسی قرار گرفته است؛ اولاً تا چه اندازه روی پارامترهای موثر (سختی و میرایی موثر) تأثیر گذار هستند و در نتیجه مقاومت طراحی را تغییر می دهند و ثانیاً تا چه مقدار عملکرد روسازه را تحت شعاع قرار می دهند. بدین منظور یک سازه ی جداسازی شده از پایه دو طبقه فولادی با سیستم قاب خمشی با شکل پذیری متوسط با انواع جداساز با مشخصات غیر خطی مختلف بر اساس آیین نامه ibc2006 و aisc 2005 طراحی گردید. در این تحقیق برای بررسی عملکرد سازه در زلزله mce و محاسبه ی ضریب کاهش مقاومت از طیف غیر الاستیک که توسط کیلار و کورن برای سازه های جداسازی شده از پایه پیشنهاد گردیده، استفاده شده است. لازم به ذکر است که در این پژوهش، طیف غیر الاستیک برای یک مدل یکدرجه آزادی که بیانگر روسازه نیمه-الاستیک بر روی تکیه گاه های الاستومری می باشد برای یک محدوده ی میرایی و سختی ثانویه ی مشخص از تحلیل دینامیکی غیر خطی حاصل شده است؛ نتیجه این بوده است که در محدوده ی پریودهای بالا می توان از "قانون تغییر مکان برابر" معروف برای سازه های جداسازی شده با تکیه گاه های الاستومری با میرایی تا حدود 30% هم، استفاده کرد. نتایج نشان می دهد که سختی ثانویه و مقاومت تسلیم تأثیر به سزایی در عملکرد سازه های جداسازی شده از پایه دارد؛ این تأثیر از دو جنبه مورد اهمیت است، اولاً تأثیر این موارد بر برش پایه ی طراحی به واسطه ی تأثیر بر مقادیر پریود و میرایی موثر و در نتیجه تأثیر بر مقاطع روسازه و ثانیاً تأثیر بر رفتار و عملکرد روسازه می باشد. در انتها با توجه به نتایج، با فرض ثابت نگه داشتن سختی موثر طرح، سعی شد بهترین حالت رفتار غیر خطی برای سیستم جداساز پیشنهاد گردد و عملکرد آن مورد بررسی قرار گیرد.

مخازن ذخیره مایعات یک عنصر مهم در سیستمهای شریانهای حیاتی مانند سیستم آبرسانی، تاسیسات نفتی و صنایع ذخیره مایعات سمی محسوب می شوند. زلزله های بزرگ سالهای گذشته خرابیهای زیادی در مخازن ذخیره پالایشگاه ها ایجاد کرده و همیشه قطعی خدمات آبرسانی و تصفییه آب و فاضلاب را به دنبال داشته است. تحقیقات گذشته ارزیابی رفتار دینامیکی مخازن ذخیره تحت ارتعاشات نا متقارن محوری ناشی از بار افقی زلزله پرداخته و ارتعاشات متقارن محوری ناشی از بار قائم زلزله را نادیده گرفته اند. از طرفی دیگر آیین نامه های طراحی لرزه ای مخازن ذخیره موجود مقدار طیف شتاب عمودی را دو سوم مقدارطیف شتاب افقی در نظر می گیرند. این در حالی است که تحقیقات نشان داده که نسبت مولفه قائم به مولفه افقی زلزله به فاصله ساختگاه از چشمه لرزه بستگی دارد و این نسبت در حوزه نزدیک افزایش پیدا می کند. در این پژوهش رفتار مخازن ذخیره استوانه ای بتنی در معرض حرکت قائم زمین بررسی شده و اهمیت درنظر گرفتن مولفه قائم زلزله در تحلیل لرزه ای آنها ارزیابی شده است. در این راستا از نرم افزار ansys که توانایی شبیه سازی سازه و سیال را دارد برای تحلیل مودال و تحلیل دینامیکی گذرا استفاده شده است. قبل از تحلیل عددی مدل مورد نظر و گرفتن نتایج، ابتدا صحت رفتار مدل با استفاده از مدلهای تحلیلی ارائه شده توسط محققان دیگر سنجیده شد. در گام بعدی، تحقیقات عددی روی مخزن استوانه ای بتنی در معرض بار افقی و عمودی زلزله انجام شد. نتایج به این شکل بوده که بار قائم زلزله در حوزه دور تاثیری چندانی روی مقدار لمبر زدن مایع ندارد اما در حوزه نزدیک مقدار آن را دو برابر می کند. در بررسی تنشهای مماسی ایجاد شده در بدنه دیده شده که در حوزه دور مقدار این تنشها با اعمال بار قائم زلزله 2 برابر شده اما در حوزه نزدیک مقدارشان با اعمال بار قائم زلزله به 9 برابر رسید.

یکی از پدیده هایی که در دهه های اخیر در طراحی سازه های حساس و استراتژیک اهمیت یافته است، تخریب پیش رونده می باشد. تخریب پیش رونده، تخریب کلی ساختمان و یا قسمتی از آن است که در پی یک آسیب موضعی در سازه اتفاق می افتد. مقاوم کردن ساختمان ها و محافظت از آن ها در برابر آسیب ها و تخریب های اولیه می تواند هزینه های زیادی به دنبال داشته باشد. از این رو شناخت عوامل موثر در پدیده ی تخریب پیش رونده و استخراج راهکارهای مقاومتی قابل استفاده در سازه ها، می تواند در طراحی سازه های مقاوم بسیار راهگشا باشد. انتخاب سیستم باربر قائم و جانبی، یکی از مراحل اولیه طراحی در یک سازه به شمار می رود. از طرفی، یکی از مهم ترین پارامترهایی که در آیین نامه ها و استاندارد ها برای دسته بندی سیستم های باربر ساختمان ها به کار می رود، معیار شکل پذیری می باشد. نسبت شکل پذیری، پارامتری کمی برای ارزیابی شکل پذیری سازه ها است. این نسبت از نمودار نیرو- تغییرمکان سازه ها قابل دستیابی است و به صورت نسبت حداکثر تغییر شکل اتفاق افتاده به تغییرشکل در زمان تسلیم در سازه تعریف می شود. با توجه به اهمیت شکل پذیری سازه در تخریب پیش رونده، در این پژوهش اثرات نسبت شکل پذیری سازه های فولادی در تخریب پیش رونده مورد تحقیق قرار گرفته است. شبیه سازی و تحلیل ها در این پایان نامه بر روی قاب های خمشی فلزی دوبعدی با شکل پذیری متفاوت انجام شده است. به طوری که تفاوت در نسبت شکل پذیری سازه ها، یک بار با استفاده از سختی اتصالات مختلف و بار دیگر توسط تغییر مقاطع تیر ها و ستون ها پیاده سازی شده است. استراتژی بکار رفته برای تخریب پیش رونده قاب ها نیز حذف ستون های میانی و کناری همکف در قاب ها است که در پی آن گسترش تخریب توسط معیار دوران المان ها مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج حاصل از مدلسازی و تحلیل انجام شده در این پایان نامه نشان می دهد، قاب هایی که در نمودار شکل پذیری در سطح بالاتری قرار می گیرند، دارای نسبت شکل پذیری بیشتری می باشند. این قاب ها تغییرمکان قائم کمتری را نیز در تحلیل تخریب پیش رونده ی خود ثبت کردند. بنابراین می توان نتیجه گرفت سازه هایی که دارای نسبت شکل پذیری بیشتری هستند، در برابر تخریب پیش رونده مقاوم ترند.

انفجار به عنوان یک پدیده فیزیکی آثار مختلفی بر محیط پیرامون خود از جمله موجودات زنده،بناهای اطراف،تجهیزات و زیرساخت ها و غیره دارد.این تحقیق که در حوضه مهندسی سازه انجام شده است به بررسی اثر انفجار بر سازه های بتنی و بطور مشخص قابهای خمشی بتنی می پردازد.در این تحقیق قاب خمشی مورد مطالعه براساس ضوابط مبحث بیست ویکم مقررات ملی ساختمان بارگذاری و به روش تحلیل دینامیکی غیرخطی مورد تحلیل قرار گرفتند. سپس سطوح عملکرد قاب تحت بار انفجار بر اساس آیین نامه مذکور و آیین نامه های رایج دیگر تعیین شده اند. بر اساس نتایج بدست آمده و مقایسه خسارات ناشی از تحلیل ،مشخص گردید که سطوح خطر انفجار که در مبحث مبحث بیست ویکم ارایه شده اند فاصله منطقی به لحاظ مقدار بار و تکانه ندارند به نحوی که بر اساس معیار دوران تکیه گاهی ، در سطح خطر یک تقریبا هیچ یک از ستونها سطح عملکرد ایمنی جانی را ارضا نمی کنند در حالیکه در سطوح خطر دو تا چهار تمام ستونها در شرایط بهره برداری آنی را ارضا می باشند.همچنین معیار تغییر مکان جانبی طبقه نیز به نحوی است که در تمام سطوح خطر،بهره برداری بی وقفه را ارضا می نماید و به نظر می رسد معیار کنترل کننده ای نباشد.

در تئوری های مختلفی که تاکنون برای بررسی رفتار برشی تیرورق های فولادی ارائه شده است، مکانیزمی برای تشکیل مفاصل پلاستیک در بال ها و نواحی تسلیم در جان فرض میشده و ظرفیت نهایی تیر بر اساس آن محاسبه میشده است. در این پروژه با استفاده از روش اجزای محدود ونرم افزار تحلیل آباکوس، تیرورق های فولادی به انداز هواقعی مدل شده و رفتار آنها پس از مراحل الاستیک خطی و غیر خطی تا پلاستیک و شکست مورد بررسی قرار می گیرد. مشاهده می شود در لحظه ای که تیرورق به باربری برشی نهایی خود میرسد، بالهای تیرورق در حالت الاستیک باقی مانده و فقط جان تسلیم میشود. با افزایش تغییر مکان قائم تیر، در حالی که برابری ثابت است، کرنش های بال افزایش می یابد تا اینکه در بالها مفاصل پلاستیک تشکیل گردد. چگونگی آرایش مفاصل پلاستیک در تیرورق هایی با مشخصات هندسی مختلف مورد بررسی قرار میگیرد و مشاهده میشود نسبت a/h در ترتیب تشکیل نواحی پلاستیک در بال ها و جان تاثیری نداشته و افزایش ضخامت بال نیز فقط باعث افزایش شکل پذیریشده و تاثیری در ظرفیت برشی نهایی ندارد. در انتها مقایسه ای بین ظرفیت برشی حاصل از تحلیل اجزا محدود و نتایج حاصل تئوری ها و آیین های مختلف میشود.

از آنجایی که فعالیت های ترویستی در سطح جهان در حال افزایش است تخریب پیشرونده به یک موضوع با اهمیت تبدیل شده است. بنابراین اتفاقات و حوادث پیش بینی نشده ای مانند انفجار که در گذشته بسیار نامحتمل تلقی می شدند، امروزه حوادثی باورپذیرتر با احتمال کمتر در نظر گرفته میشوند. آیین نامه ها و دستورالعمل های ساختمانی فعلی، راهنمایی های عمومی برای جلوگیری از تخریب پیشرونده بر اساس نامعینی، یکپارچگی ،پیوستگی ،شکل پذیری و مسیرهای بار جایگزین ارائه داده اند اما در کنار این راهنمایی ها، فهم و شناخت محدودی از خود پدیده تخریب پیش رونده وجود دارد. وقتی که گسیختگی یک عضو سازه ای منجر به تخریب اعضای مجاور و خرابی های اضافی به دنبال آن می شود،تخریب پیشرونده ساختمان اتفاق می افتد.این پدیده یک فرآیند دینامیکی غیر خطی است که با پاسخ اعضای سازه ای را مشخص می شود.اگر سیستم خسارت دیده در رسیدن به یک حالت تعادل استاتیکی جدید ناتوان باشد،تخریب کلی سیستم اتفاق می افتد. پس از وقوع حملات ترورریستی در سالهای اخیر بویژه حمله به مرکز تجارت جهانی (برج های دوقلو)پدیده تخریب پیشرونده مورد توجه جدی قرار گرفته است. این امر موجب مطالعات بیشتر بروی این پدیده و اصلاح آیین نامه های موجود در ارتباط با تخریب پیشرونده شده است. در این آیین نامه ها به علت کمبود اطلاعات در مورد رفتار اعضای سازه ای در تخریب پیشرونده، از آیین نامه بهسازی لرزه ای سازه ها asce41-06 استفاده شده و معیارهای رفتاری این آیین نامه بکار گرفته شده است.اما در عمل معیارهای لرزه ای کاملا بر شرایط تخریب پیشرونده منطبق نمی باشد،زیرا عملا در هنگام وقوع تخریب پیشرونده نوع بارگذاری وشرایطی که اعضا و اتصالات فولادی تحت تاثیر آن قرار می گیرند کاملا متفاوت با شرایطی است که آنها در هنگام وقوع زلزله تجربه مینمایند.با توجه به این امر ،در این مطالعه به بررسی رفتار اتصالات پیچی متداول وعملکرد آنها در برابر تخریب پیشرونده پرداخته شده تا نقاط ضعف آنها در برابر این پدیده شناخته شده و نحوه عملکرد آنها مشخص گردد. به طور کلی روند طی شده در این پایان نامه به این صورت بوده که دو نوع اتصال پیچی برای یک ساختمان 8 طبقه طراحی و سپس تاثیر پارامترهایی نظیر: ضخامت،پیش تنیدگی وغیره در پدیده تخریب پیشرونده مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که اتصال ورق انتهایی عملکرد بهتری نسبت به اتصال سپری در فرآیند تخریب پیشرونده دارد و توصیه می شود در طراحی اتصال ورق یا سپری، ضخامت آن طوری انتخاب شود که در که فرآیند خرابی از این اجزا شروع شوند. کلید واژه: تخریب پیشرونده، اتصالات پیچی، اتصال ورق انتهایی، اتصال سپری

در قرن اخیر افزایش حملات تروریستی به ساختمان های نظامی و غیر نظامی و همچنین آسیب دیدن ساختمان ها بر اثر انفجار کپسول گاز و یا در اثر برخورد وسایل نقلیه، خسارات قابل توجه ای به بار آورده است. یکی از نگرانی ها در اینگونه موارد، پدیده تخریب پیش رونده می باشد. در این پژوهش 3 سازه با مشخصات، یک قاب خمشی ویژه در منطقه با خطر لرزه خیزی نسبی زیاد و دو قاب خمشی متوسط در مناطق با خطر لرزه خیزی نسبی زیاد و متوسط بکار گرفته شد. سازه ها دارای 8 طبقه و 4 دهانه در هر جهت می باشند و مطابق با آیین نامه های ایران بارگذاری و طراحی شده اند. برای مدلسازی تخریب پیش رونده، هر سازه تحت اثر 4 حالت تخریب ستون قرار می گیرد. ستون ها در طبقه همکف و از محیط پیرامونی سازه در نظر گرفته می شوند. در حالت 1 ستون گوشه، در حالت 2 ستون میانی، در حالت 3 ستون گوشه و ستون مجاور آن و در حالت 4 ستون میانی و ستون مجاور آن از سازه ها حذف می گردند. در مرحله بعد برای کاهش اثرات تخریب پیش رونده، هر سازه در تراز بام با یک خرپای کمکی تقویت می شود. سازه خرپا برای حالات مختلف تخریب طراحی می گردد. جهت مدلسازی سازه ها از روش اجزاء محدود و نرم افزار abaqus استفاده شد. برای بدست آوردن رفتار اتصالات از المان های پوسته ای و جهت مدلسازی تخریب پیش رونده سازه ها از المان های تیر برای تیر ها و ستون ها استفاده شده است. برای کاهش حجم محاسبات از فنرهای خمشی جهت شبیه سازی رفتار اتصالات استفاده شده است. صحت سنجی رفتار اتصالات دارای المان های پوسته ای و نیز فنر خمشی با نتایج آزمایشگاهی بررسی شد. این تحقیق نشان داده است که میزان اثر گذاری سازه خرپایی چشمگیر است و تغییر مکان قائم سقف را در سازه ها و حالات تخریب مختلف از 45 تا 75 درصد کاهش می دهد.

دیوار برشی فولادی یک سیستم نوظهور مقاوم در برابر بار جانبی است که در مقایسه با سایر سیستم ها ، مزایایی مانند رفتار شکل پذیر پایدار، جزئیات مورد نیاز کمتر ، قابلیت اجرای سریع و جنبه اقتصادی آن حائز اهمیت است . ضوابط لرزه ای کشورآمریکا الزام می دارد که اعضای قاب مرزی دیوار برشی فولادی با یکدیگر اتصال گیردار داشته باشند؛ و برای سازه های بلند تر از 160 ft الزام در استفاده از سیستم دوگانه قاب خمشی - دیوار برشی فولادی دارد . این پایان نامه به ارائه روش طراحی پلاستیک بر مبنای سطح عملکرد (pbpd) جهت طراحی سیستم دوگانه قاب خمشی - دیوار برشی فولادی پرداخته است . روش pbpd از دریفت و مکانیزم تسلیم هدف بعنوان معیارهای اصلی طراحی استفاده می کند . برای یک سطح خطر مشخص ، برش پایه طراحی بر مبنای برقراری رابطه کار-انرژی و با استفاده از دریفت هدف محاسبه می شود . طراحی پلاستیک اعضای سیستم بنحوی انجام می شود که دستیابی به مکانیزم تسلیم مقدور باشد . همانطور که در پایان نامه آمده است ، فرایند طراحی شامل تشکیل دستگاه پنج معادله و پنج مجهول است که برای دستیابی به سهم برش قاب و دیوار ، ضخامت دیوار برشی فولادی و مشخصات مقطع اعضای قاب حل می گردد. طراحی یک سیستم دوگانه چهار طبقه بعنوان نمونه مورد مطالعه می باشد. عملکرد لرزه ای قاب مورد مطالعه طراحی شده با روش pbpd بوسیله تحلیل استاتیکی و دینامیکی غیرخطی برای هر دو سطح خطر 2,1 (زلزله mce , dbe ) مورد ارزیابی قرار گرفته است . نتایج تحلیلها حاکی از آن است که روش پیشنهادی مطابق با پیش فرضها بوده و اهداف عملکردی مورد نظر را ارضا می نماید .

هدف از ارائه این کار پژوهشی، گسترش مطالعه درپیدا کردن تخلخل به عنوان یک آسیب، در سازه های بتن مسلح، بویژه تیر تیموشنکو با استفاده از آنالیز انتشار امواج به روش المان طیفی است. از اینرو به سازه هایی همچون: قابهای دوبعدی با تکیه گاه های گیردار، میله یک سرگیردار و در نهایت به تیر بتن مسلح تیموشنکو در پیدا کردن تخلخل با استفاده از روش فوق پرداخته شد. همچنین خاطر نشان می گردد که از کاهش مدول الاستیسیته برای مدل کردن تخلخل استفاده شده است. در این مطالعه مقدار تخلخل و مکان یابی آن توسط آنالیز انتشار امواج تخمین زده می شود. در اینجا بر پایه روش موج، یک محدوده متخلخل که باعث تغییر در سختی می شود، در نظر گرفته می شود. این روش ساده ای برای نمایان ساختن تخلخل با استفاده از( sfem )می باشد. در این تحقیق نشان داده شده است که انتشار موج برای نمایان کردن تخلخل در تیر بسیار موثر می باشد. همچنین به تعداد کمتری از مش بندی برای ( sfem )نسبت به( fem) نیاز می باشد.

سازه های که برای مقاومت در مقابل بارگذاری انفجار یا دیگر بارهای شدید دینامیکی طراحی می شوند، باید ظرفیت بالای جذب انرژی داشته باشند و تغییرشکل پلاستیکی بالای را تحمل کنند تا از فروریختن موضعی یا کلی سازه جلوگیری بعمل آید. در این تحقیق اثر آرماتورهای عرضی در الگوی آسیب تیرهای بتن مسلح تحت انفجار بررسی می شود. آرماتورهای عرضی یکی از عوامل مهم در افزایش شکل پذیری در تیرهای بتن مسلح است که اثر قابل توجهی در افزایش مقاومت برشی و الگوی شکست تیرهای بتن مسلح دارند. برای مشاهده اثر آرماتورهای عرضی در الگوی شکست تیر، آرایش و فواصل مختلف آرماتورهای عرضی بررسی شده است. در مرحله اول فاصله آرماتورهای عرضی برای تمام تیرها در طرف راست 5 سانتیمتر و در طرف چپ به ترتیب 5، 10، 15، 20 و 30 سانتیمتر و یکبار بدون آرماتور عرضی در نرم افزار آباکوس مدل شده است. سپس آسیب دیدگی تیر برحسب دوران تکیه گاهی برای آرماتورگذاری عرضی مختلف در سرتاسر تیر (متقارن) تحت بارگذاری انفجاری مختلف بررسی و باهم مقایسه شده است. نتایج بدست آمده نشان میدهد که هر اندازه فاصله آرماتورهای عرضی زیاد شود شکل پذیری و مقاومت برشی کم شده و شکست از حالت خمشی به برشی تبدیل می شود و آسیب دیدگی بتن در تیر بیشتر می گردد. به هر اندازه ی که فاصله آرماتورهای عرضی کم شود مقاومت برشی زیاد گردیده و شکست از نوع خمشی می باشد و آسیب دیدگی بتن نیز کاهش می یابد. همچنین با زیاد شدن فاصله آرماتورهای عرضی دوران تیر زیاد می گردد که نشان دهنده تخریب بیشتر تیر می باشد. اثر آرماتورهای عرضی وقتی فاصله آنها و مقدار ماده منفجره زیاد می شود بارزتر می گردد.

رفتار سازه های فولادی به طور کلی به عوامل متعددی بستگی دارد. یکی از این عوامل اتصالات می باشد که می تواند در رفتار کلی قاب بطور قابل ملاحظه ای موثر باشد ، قابهای فولادی با سیستم سقف مختلط سیستم های جدیدی می باشند که برای بهره گیری از عملکرد توام دال بتنی و اتصالات فولادی در سیستم استفاده می شود و اخیرا نیز در ایران به کرات از آن استفاده می شود . جهت آنالیز و طراحی سازه های متعارف مرکب معمولا اتصالات تیر به ستون با فرض صلبیت کامل (گیردار) و یا مفصل ایده آل مدلسازی می شوند . فرض اتصال صلب معرف این است که پیوستگی کامل بین شیب شکل تغییر شکل یافته اعضای منتهی به اتصال وجود داشته و زاویه بین اعضای متقارب ثابت می باشد و تمام لنگر از تیر به ستون منتقل می شود. همچنین فرض اتصال مفصلی معرف این است که هیچگونه پیوستگی بین شیب شکل تغییر شکل یافته اعضای منتهی به اتصال وجود نداشته و در نتیجه،لنگری از تیر به ستون منتقل نمی شود. هر چند این ایده آل سازی رفتار اتصالات ، مراحل آنالیز و طراحی را به مقدار قابل توجهی ساده تر می کند لیکن پاسخ سازه ایده آل شده ممکن است انطباق کاملی با پاسخ سازه واقعی نداشته باشد . علت این اختلاف در این است که اغلب اتصالات استفاده شده در سازه های مرکب رفتار نیمه صلب از خود نشان می دهند که روی پاسخ سازه و توزیع نیروی داخلی اثر می گذارد . در نتیجه صرف نظر کردن از رفتار واقعی اتصالات ممکن است باعث برآورد غیر واقعی از پاسخ و مقاومت سازه های مرکب شده و طراحی غیر بهینه ای را سبب می شود . بنابراین برای برآورد واقع بینانه تر از پاسخ سازه بهتر است اتصالات سازه های مرکب به صورت صحیح مدل شود لذا در این پایان نامه اتصال تیر کامپوزیت به ستون فولادی با استفاده از نرم افزار abaqus مدلسازی شده و تاثیرات اجزا اتصال مرکب از جمله دال بتنی در صلبیت اتصال مورد بررسی قرار گرفته شده است .

مخازن ذخیره مایعات یکی از سازههای بسیار مهم در سیستمهای تصفیه آب و فاضلاب، تاسیسات نفتی و صنایع ذخیره مایعات سمی محسوب میشوند. زمین لرزههای بزرگ در سالهای اخیر خسارات شدیدی را به مخازن ذخیره پالایشگاه ها وارد کرده اند. یکی از عوامل مهم در این آسیبها، پیش بینی نادرست نوسانات مایع در مخازن و دیگری محاسبه نادرست تنشهای مماسی ایجاد شده در بدنه مخازن بوده است. آیین نامه های طراحی لرزه ای مخازن ذخیره در حال حاضر مقدار طیف شتاب عمودی v را 2/3 مقدار طیف شتاب افقی در نظر می گیرند. این در حالی است که تحقیقات نشان داده که نسبت مولفه ی قائم به مولفه ی افقی زلزله به فاصله ساختگاه از چشمه لرزه بستگی دارد. در این پژوهش رفتار مخازن ذخیره استوانه ای بتنی و فولادی با اعمال مولفه ی افقی و قائم زلزله بررسی شده و تفاوت رفتار این مخازن از نظر میزان لمبر زدن سطح مایع و تنشهای مماسی ایجاد شده در بدنه مخزن مورد ارزیابی قرار گرفته است. بدین جهت از نرم افزار انسیس که نرم افزاری قوی در امر شبیه سازی سازه و سیال می باشد برای آنالیزهای مودال و دینامیکی گذرا استفاده شده است. در گام نخست، ابتدا رفتار مدل با استفاده از مدلهای تحلیلی معتبر ارائه شده توسط محققان دیگر صحت سنجی شد. در گام بعدی، تحقیقات عددی روی مخازن استوانه ای بتنی و فولادی تحت مولفه ی افقی و عمودی زلزله انجام شد. نتایج نشان داد که حداکثر میزان لمبر زدن مایع در مخزن بتنی 4/1 برابر مخزن فولادی بوده و مولفه ی قائم زلزله در هر دو مخزن سبب افزایش حداکثر میزان لمبر زدن مایع می گردد. با بررسی مقادیر بدست آمده از تنشهای مماسی ایجاد شده در بدنه مخزن، مشاهده گردید که مولفه ی قائم زلزله در هر دو مخزن موجب افزایش تنشهای ایجاد شده می گردد. در نهایت با بررسی دقیق مقادیر بدست آمده ملاحظه گردید که مخزن فولادی در مقایسه با مخزن بتنی از مولفه ی قائم زلزله تاثیر پذیرتر می باشد.

چکیده ندارد.

دست یابی به روشی مناسب جهت شبیه سازی سازه های بتنی، این امکان را فراهم می آورد تا رفتار سازه، تحت تاثیر بارهای اعمالی به درستی پیش بینی شود. با استفاده از نتایج و روش های ارائه شده در این مطالعه، می توان قاب های بتنی مسلح را شبیه سازی کرده و راستای فروریزش قاب را که در اثر تخریب های موضعی ایجاد می شود، پیش بینی کرد. همچنین به کمک مدل های ارائه شده، می توان قاب های بتن آرمه ای که در اثر حملات تروریستی، قسمت هائی از آن ها متحمل خسارت شده است را شبیه سازی کرد. جهت رسیدن به این نتایج، ابتدا روش تعریف مقطع بتن آرمه به کمک نرم افزار آباکوز تشریح شده است. بعد از آن تیر بتن آرمه ای که در آزمایشگاه تحت بارگذاری قرار گرفته است، مدل سازی و پاسخ نیرو-تغییر مکان آن، با نتایج آزمایشگاهی مقایسه می شود. در ادامه سعی بر آن است تا به کمک روش فوق، رفتار قاب بتن آرمه، شبیه سازی شود ولی به جهت محدودیت هائی که در نرم افزار وجود دارد این امر محقق نمی شود. از این رو یک روش ابداعی، تحت عنوان مقطع معادل معرفی می شود که به کمک آن قادر به شبیه سازی مقاطع بتن آرمه تیر، ستون و مجموعه قاب خواهیم بود. در نهایت با معرفی معیارهای شکست و تعریف مدل تماس مناسب، فروریزش پیش رونده قاب در اثر تخریب های موضعی، شبیه سازی می شود.