جرم میراگر تنظیم شده (tmd) یکی از ابزارهای کنترل غیرفعال در سازه های عمرانی می باشد که در تحقیقات گذشته مطالعات بسیاری در مورد آنها صورت گرفته است. پارامترهای tmd (جرم، سختی و میرایی) بمنظور کاهش پاسخهای سازه ای ناشی از تحریکهای مختلف، بایستی طی یک فرآیند بهینه سازی تعیین گردند. بمنظور کاهش پاسخ های سازه های یک درجه آزادی روشهای متعددی برای طراحی بهینه ی tmdهای منفرد با هدف کمینه کردن پاسخهای مختلف از جمله؛ ماکزیمم تغییرمکان جانبی، ماکزیمم شتاب، ماکزیمم تغییرمکان نسبی و همچنین جذر میانگین مربعات پاسخهای سازه ای، بیان شده است. تحقیقات انجام شده نشان می دهد که در برخی موارد، مکانیزم tmd منفرد تأثیر چندانی در کاهش پاسخ لرزه ای سازه ها ندارد. بنابراین برای بهبود کارآیی و توانایی tmdها در سازه های خطی و غیرخطی، استفاده از چندین tmd با مشخصات دینامیکی متفاوت، پیشنهاد گردیده است. تاکنون روشی کاملاً کارآمد و موثر برای تعیین پارامترهای بهینه ی mtmd در سازه های چند درجه آزادی (mdof) مطرح نشده است. در این پایان نامه یک روش موثر برای تعیین پارامترهای بهینه ی mtmd در سازه های چند درجه آزادی با هدف کمینه کردن پاسخهای مختلف سازه با استفاده از الگوریتم ژنتیک بیان شده است. روش پیشنهادی برای یک ساختمان قاب برشی mdof مورد تحلیل قرار گرفته که نتایج نشان می دهد روش پیشنهادی یک روش موثر در طراحی بهینه ی mtmd برای سازه های قاب برشی چند درجه آزادی می باشد. اثر تعداد tmdهای نصب شده بر روی سازه و همچنین تحریک زلزله های مختلف در طراحی لرزه ای mtmd در نظر گرفته شده که با توابع هدف مختلفی پارامترهای بهینه ی mtmd تعیین شده اند. لذا نتایج بدست آمده کارآیی روش پیشنهادی را در طراحی بهینه ی مکانیزم mtmd برای هر دو نوع تحریک های لرزه ای دور از گسل و نزدیک به گسل نشان می دهد. آنالیزهای دقیق عددی و ارزیابی های نتایج بدست آمده توسط روش پیشنهادی بطور مفصل در پایان نامه ذکر گردیده است.

روش های تحلیل استاتیکی غیر خطی حد واسط روش تحلیل استاتیکی خطی و روش پیچیده دینامیکی غیر خطی می باشند، این روش ها درواقع جهت تخمین ظرفیت مقاومت وتغییر شکل سازه و مقایسه این ظرفیت با نیاز های متناظر باسطوح عملکرد بوجود آمده اند. یکی از مشکلات و محدودیت هایی که در روش های تحلیل استاتیکی غیر خطی به خصوص در روش هایی که در آن ها اثرات مودهای بالاتر لحاظ می شود انتخاب تغییر مکان بام به عنوان نقطه کنترل جابجایی در مودهای بالا می باشد بطوریکه در برخی از سازه ها همچون ساختمان نمونه sac3 در تشکیل منحنی طیف ظرفیت برای مود 3 به دلیل اینکه جابجایی بام متناسب با جابجایی سایر طبقات نیست با افزایش برش پایه شاهد کاهش جابجایی بام هستیم. یکی از روش های پیشنهادی جهت بر طرف کردن ابهامات موجود بر سر انتخاب تغییر مکان بام به عنوان نقطه کنترل جابجایی در روش های تحلیل استاتیکی غیر خطی استفاده ار روش طیف ظرفیت بر مبنای انرژی می باشد بطوریکه در این روش نه تنها مقدار جابجایی بام بلکه اثرات مقدار و جهت جابجایی بام در تعیین جابجایی سیستم یک درجه آزادی معادل لحاظ می شود. در این تحقیق جهت ارزیابی کارایی و دقت روش طیف ظرفیت بر مبنای انرژی، نتایج روش های مختلف تحلیل استاتیکی غیر خطی که براساس دو مفهوم جداگانه طیف ظرفیت بر مبنای انرژی و طیف مرسوم (بر اساس جابجایی بام) بدست آمده با همدیگر و با نتایج حاصل از تحلیل دینامیکی غیر خطی مقایسه شده است. تحقیق نشان می دهد که نتایج حاصل از روش های تحلیل استاتیکی غیر خطی که با استفاده از طیف ظرفیت بر مبنای انرژی بدست آمده در مقایسه با نتایج روش های تحلیل استاتیکی غیر خطی که با استفاده از طیف ظرفیت مرسوم (بر اساس جابجایی بام) بدست آمده از کارایی و دقت قابل قبولی بر خوردار است.

در چند دهه اخیر موضوع کاهش پاسخ لرزه ای سازه ها تحت اثر بارهای دینامیکی مورد توجه شدید محققان قرار گرفته است. در این بین جرم میراگر تنظیم شده tuned mass damper (tmd) به عنوان ابزاری جهت کنترل پاسخ سازه ها تحت اثر باد و زلزله به طور گسترده مورد بررسی و استفاده قرار گرفته است. از طرف دیگر با توجه به سختی ها و مشکلات کاربرد تحلیل دینامیکی غیرخطی سازه ها، امروزه تحلیل استاتیکی غیرخطی به عنوان یک ابزار کاربردی ساده و در عین حال با دقت مناسب در ارزیابی پاسخ لرزه ای سازه های متعارف، مورد اقبال جامعه مهندسان واقع شده است. لذا توسعه ی کاربرد تحلیل استاتیکی غیرخطی به عنوان یک ابزار کاربردی و موثر در ارزیابی پاسخ لرزه ای سازه های کنترل شده با جرم میراگر تنظیم شده (tmd) از اهمیت بسزایی برخوردار بوده و می تواند گام موثری در گسترش استفاده از تحلیل استاتیکی غیرخطی در ارزیابی پاسخ سازه های کنترل شده با tmd باشد. در این تحقیق سه نمونه از ساختمان های 3، 9، 20 طبقه گروه sac واقع در منطقه لس آنجلس با رفتار غیرخطی کنترل شده با سیستم tmd که در طبقه بام قرار گرفته است مدل سازی شده است. حداکثر پاسخ جابجایی نسبی بین طبقات به عنوان معیار قضاوت انتخاب و از نرم افزار opensees جهت انجام تحلیل های دینامیکی تاریخچه زمانی غیرخطی و تحلیل استاتیکی غیرخطی و استخراج این مقادیر استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که مقادیر خطای روش های مختلف تحلیل پوش آور در سازه های کوتاه، میان مرتبه و بلندمرتبه کنترل شده با سیستم جرم میراگر تنظیم شده (tmd) نسبت به سازه های کنترل نشده کمتر بوده یا به عبارت دیگر تحلیل پوش آور بر روی سازه های کنترل شده با جرم میراگر تنظیم شده در ارزیابی پاسخ های لرزه ای نسبت به سازه های کنترل نشده از دقت بالایی برخوردار می باشد.

با وجود اینکه در چند دهه ی اخیر تحقیقات زیادی در مورد کاربرد جرم میراگر تنظیم شده (tuned mass damper) بر روی سازه های خطی انجام گرفته است، لیکن در مورد کاربرد tmd بر روی سازه های غیرخطی مطالعات بصورت محدود به همراه تعدادی فرضیات ساده کننده در خصوص رفتار واقعی سازه و همچنین طراحی tmd بوده است. در این مقاله هدف بررسی نحوه مدل سازی tmd بر روی سازه های غیرخطی با رفتار واقعی و ارزیابی تاثیر آن در بهبود رفتار لرزه ای این سازه ها می باشد. بدین منظور سازه های 3، 9 و 20 طبقه دو بعدی مجهز شده به tmd که تحت اثر زلزله های نزدیک گسل و دور گسل قرار گرفته اند، با استفاده از نرم افزار opensees مدل سازی شده و به ازای درصد جرم های مختلف tmd، میزان کاهش در پاسخ لرزه ای سازه های فلزی غیرخطی نظیر حداکثر تغییرمکان جانبی نسبی، جذر میانگین مربعات تغییرمکان جانبی نسبی و انرژی هیسترزیس تعیین گردیده است. ضمن مشاهده قابلیت نرم افزار opensees برای مدل سازی سازه های کنترل شده با tmd، نتایج بدست آمده حاکی از آن است که کارایی tmd در کاهش خرابی سازه های فلزی با رفتار غیرخطی وابستگی زیادی به نوع زلزله ورودی، حداکثر شتاب زلزله و جرم میراگر دارد، بطوریکه با افزایش جرم میراگر عموماً کارایی این مکانیزم افزایش می یابد. همچنین در این پژوهش روشی مبتنی بر آنالیز حساسیت برای تعیین پارامترهای tmd به جهت افزایش کارایی این سیستم بر روی سازه های با رفتار غیرخطی ارائه گردیده است.

از آنجایی که سیستم های کنترل نیمه فعال مزایای سیستم های کنترل غیر فعال و فعال را دارا بوده و به خوبی با الزامات و قیود کاربردهای لرزه ای از جمله نیاز به انرژی بسیار کم سازگارند، لذا در تحقیقات و کاربردهای سیستمهای کنترل سازه ها توجه گسترده ای را به خود جلب نموده اند. همچنین میراگر مگنتورئولوژیک (mr) به عنوان یک مکانیزم کنترل نیمه فعال موفق برای کاهش پاسخ لرزه ای، در سال های اخیر بطور گسترده مورد استفاده قرارگرفته است. در اکثر تحقیقات انجام شده در رابطه با کاربرد سیستم های کنترل نیمه فعال، تمرکز عمده بر روی توسعه ی الگوریتم ها و ارزیابی کارآیی مکانیزم های کنترل نیمه فعال در کاهش پاسخ لرزه ای سازه های خطی بوده و تحقیقات در رابطه با سازه های غیر خطی محدود می باشد، در حالیکه تحت تحریکات لرزه ای قوی ممکن است اعضای سازه ای تسلیم شده و سازه وارد ناحیه غیر خطی شود. در این پایان نامه کاربرد میراگر mr برای کاهش پاسخ لرزه ای سازه های غیر خطی بررسی شده است. به خاطر ماهیت غیر خطی ذاتی میراگر mr و همچنین رفتار غیر خطی سازه، یک چالش در کاربرد موثر میراگر mr توسعه ی یک الگوریتم کنترل نیمه فعال مناسب می باشد. برای مدل سازی رفتار دینامیکی میراگر mr از مدل بوک- ون اصلاح شده استفاده شده و الگوریتم کنترل بهینه ی برشی برای کاربرد در سازه های غیر خطی توسعه داده شده است. برای فیدبک پاسخ ها از شتاب که به آسانی قابل اندازه گیری است و برای تعیین نیروهای کنترل مطلوب از استراتژی های کنترل h2/lqg به خاطر کاربرد موفقیت آمیزشان در دیگر کاربردهای کنترل سازه ی مهندسی عمران استفاده شده است. برای اثبات کارآیی روش استفاده شده برای الگوریتم کنترل نیمه فعال و میراگر mr برای کاهش پاسخ های سازه غیر خطی، سازه های 3 و 5 طبقه به صورت قاب برشی با رفتار غیر خطی از نوع دو خطی و هیسترسیس در نظر گرفته شده و میزان کاهش در پاسخ سازه تحت زلزله های مختلف تعیین شده است. آنالیزحساسیت نسبت به پارامترهای مختلف الگوریتم کنترلی ومکانیزم mr انجام شده و برای ارزیابی اثر مشخصات زلزله در عملکرد میراگر mr بر روی قاب های غیر خطی، نتایج تحلیل عددی تحت تحریکات دور گسل و نزدیک گسل گزارش شده اند. نتایج شبیه سازی های عددی کارآیی روش استفاده شده و همچنین میراگر mr را در بهبود پاسخ لرزه ای قاب های غیر خطی نشان می دهند.

چکیده : اکثر تحقیقات انجام یافته در مطالعات قبلی بر روی ستون مایع میراگر تنظیم شده ی غیر فعال (tuned liquid column damper) و ستون مایع میراگر تنظیم شده ی فعال (active tuned liquid column damper) تحت اثر بار های لرزه ای، متمرکز بر روی سازه های با رفتار خطی بوده است .با توجه به رفتار غیرخطی سازه ها تحت اثر زلزله های شدید در این پروژه هدف بررسی نحوه ی طراحی مکانیزم atlcdبر روی سازه های غیرخطی با رفتار الاستو –پلاستیک و ارزیابی کارایی atlcdدر بهبود رفتار لرزه ای این سازه ها می باشد. برای کنترل فعال سازه ی غیر خطی مجهز شده به atlcd ، الگوریتم کنترل بهینه ی آنی با استفاده از روش عددی بتا-نیومارک توسعه داده شده و مورد استفاده قرار گرفته است. برای بررسی کارایی روش پیشنهادی و همچنین عملکرد مکانیزم atlcd ، سازه ی 8 طبقه ی برشی غیرخطی با رفتار الاستو –پلاستیک مجهز شده به atlcd تحت اثر زلزله های نزدیک گسل و دور گسل قرارگرفته و به ازای درصد جرم های مختلف tlcd، به طراحی و بررسی توانایی مکانیزمهای tlcd و atlcd در کاهش پاسخ سازه نظیر تغییر مکان جانبی ، تغییر مکان جانبی نسبی و انرژی هیسترسیس پرداخته شده است . نتایج بدست آمده نشان دهنده ی توانایی الگوریتم کنترل فعال پیشنهاد شده برای کاهش پاسخ سازه های غیر خطی مجهز شده به atlcd می باشد که میزان کاهش بستگی به حداکثر ظرفیت محرک می باشد. همچنین نتایج به دست آمده حاکی از آن است که کارایی tlcd در کاهش پاسخ سازه های غیرخطی وابستگی زیادی به مشخصات ارتعاش خارجی و جرم میراگر دارد به طوریکه با افزایش جرم میراگر عموما کارایی این مکانیزم افزایش می یابد. همچنین در این پژوهش جهت افزایش کارایی atlcd برروی سازه های غیرخطی از روشی مبتنی بر آنالیز حساسیت برروی ماتریس های وزنی برای تعیین نیروی کنترل بهینه ی مورد نیاز استفاده گردیده است که نتایج نشان می دهد استفاده از ماتریس وزنی سرعت در مقایسه با ماتریس وزنی تغییر مکان و شتاب به لحاظ ماکزیمم نیروی کنترل مورد نیاز مناسب می باشد.

چکیده: در این پایان نامه، به طراحی بهینه ی جرم میراگر تنظیم شده (tmd)، برای کاهش پاسخ سازه های غیر خطی فلزی تحت اثر زلزله پرداخته شده است. برای رسیدن به هدف مورد نظر در این پایان نامه، سازه ی غیرخطی فلزی با رفتار واقعی مجهز شده به مکانیزم tmd در نرم افزار opensees مدل سازی شده و تحت اثر تحریک لرزه ای مشخص قرار داده شده است. روش مورد استفاده برای طراحی بهینه tmd بر اساس تعریف یک مسئله بهینه سازی بوده که مینیمم سازی پاسخ مشخصی از سازه به عنوان تابع هدف و پارامترهای tmd به عنوان متغیر های مسئله بهینه سازی در نظر گرفته شده است. برای آنالیز عددی سازه ها با توجه به پیچیدگی مسئله ی بهینه سازی برای حل آن از الگوریتم ژنتیک (ga) استفاده شده است. برای آنالیز عددی سازه های فلزی دو بعدی 3 و 20 طبقه تحت اثر زلزله های دور گسل و نزدیک گسل قرار گرفته و به ازای مقادیر مختلف در صد جرمی به طراحی بهینه tmd جهت کمینه کردن ماکزیمم تغییر مکان جانبی نسبی سازه با استفاده از روش پیشنهادی پرداخته شده است. نتایج حاصل از آنالیز های عددی نشان می دهد که روش مورد استفاده برای طراحی tmd روش کارا می-باشد. همچنین بر اساس نتایج بدست آمده می توان گفت که عملکرد tmd بر روی سازه های غیر خطی به عوامل نظیر درصد جرم tmd و مشخصات زلزله ورودی وابسته است.

در این پایان نامه به بررسی نحوه طراحی وارزیابی عملکرد مکانیزم کنترلی جرم میراگر هماهنگ شده نیمه فعال برای کاهش پاسخ سازه های غیرخطی تحت اثر زلزله پرداخته شده است. همچنین به منظور ارزیابی بهتر کارایی مکانیزم جرم میراگر هماهنگ شده نیمه فعال برای بهبود رفتار لرزه ای سازه های غیرخطی، مکانیزم های جرم میراگر هماهنگ شده غیر فعال و فعال نیز مدل سازی و بررسی شده و نتایج با هم مقایسه گردیده است. جهت انجام بررسی روی ساختمان های با رفتار غیر خطی، به عنوان نمونه یک مدل ساختمانی 8 طبقه از نوع برشی دو بعدی، با رفتار غیرخطی هیسترسیس از نوع دو خطی (bilinear ) تحت اثر اغتشاش سفید در نظر گرفته شده است. به منظور طراحی سیستم کنترلی، جرم میراگر هماهنگ شده نیمه فعال از طریق میرایی متغیر انتخاب شده و الگوریتم کنترل نیمه فعال متناسب با رفتار سازه های غیرخطی بر مبنای کنترل بهینه آنی و قانون کنترل برشی (clipping) جهت تعیین فرمان های مناسب برای انتخاب میرایی در هر لحظه توسعه یافته است. همچنین برای طراحی بهینه سیستم کنترل و بهبود عملکرد مکانیزم جرم میراگر هماهنگ شده نیمه فعال الگوریتمی بر مبنای تعریف یک مسأله بهینه سازی برای کاهش ماکزیمم پاسخ سازه و حل آن با استفاده از الگوریتم ژنتیک (ga) پیشنهاد شده است. با استفاده از مکانیزم و الگوریتم کنترلی پیشنهادی به ارزیابی عملکرد مکانیزم جرم میراگر هماهنگ شده نیمه فعال در کاهش پاسخ های لرزه ای سازه های غیر خطی پرداخته شده است. نتایج بررسی های انجام شده نشان می دهد که عملکرد سیستم جرم میراگر هماهنگ شده نیمه فعال در کاهش پاسخ های سازه ها با رفتار غیر خطی بهتر از عملکرد سیستم جرم میراگر هماهنگ شده غیرفعال بوده اما در مقایسه با مکانیزم جرم میراگر فعال عملکرد ضعیف تری داشته است. همچنین نتایج نشان می دهد که عملکرد بهینه جرم میراگر هماهنگ شده نیمه فعال طراحی شده با روش ارائه شده در این تحقیق در سازه های غیر خطی به مشخصات میرایی و پارامترهای سیستم کنترل بستگی دارد و برای عملکرد بهینه سیستم کنترل بایستی پارامترهای آن با توجه به مشخصات زلزله طرح به صورت بهینه طراحی گردد.

میراگر جرمی چندگانه ی فعال (amtmd) شامل تعدادی میراگر جرمی فعال منفرد (atmd) با جرم های کوچکتر بوده که جهت بهبود کارایی، ساخت و نگهداری atmd پیشنهاد شده است. درمورد کارایی amtmd مطالعاتی صورت گرفته است. با توجه به اینکه مطالعات در مورد کارایی amtmd بر روی سازه های با رفتار غیرخطی محدود بوده و معمولا طراحی amtmd با در نظر گرفتن یک سری فرضیات خاص همراه بوده است، لذا در این پایان نامه یک روش موثر برای طراحی بهینه و بررسی کارایی سیستم amtmd در قابهای برشی با رفتار دوخطی هیسترسیس پیشنهاد شده است. این روش مبتنی بر تعریف یک مسئله ی بهینه سازی برای حداقل کردن ماکزیمم نیروی کنترل جهت کاهش ماکزیمم جابجایی نسبی سازه تا یک حد مشخص بوده که برای این منظور از الگوریتم ژنتیک استفاده شده است. برای بررسی کارایی روش مذکور قاب برشی 8 طبقه با رفتار غیرخطی هیسترسیس دو خطی تحت اثر اغتشاش سفید در نظر گرفته شده و به طراحی بهینه ی مکانیزم amtmd پرداخته شده است. اثر پارامترهایی نظیر درصد جرمی و تعداد tmd ها، در طراحی بهینه ی مکانیزم amtmd لحاظ شده است که بر اساس نتایج آنالیز عددی می توان گفت، افزایش درصد جرم وتعداد atmd باعث کاهش ماکزیمم نیروی کنترل شده است. نتایج بدست آمده سادگی و موثر بودن روش پیشنهادی را در طراحی amtmd نشان می دهد. همچنین نتایج حاصل از تست سیستم سازه- amtmd طراحی شده در مقابل زلزله های غیر طرح، عملکرد موفق آنرا در کاهش پاسخ های سازه تحت زلزله های دور گسل و نزدیک گسل نشان می دهد.

در این پایان نامه، به طراحی بهینه جرم میراگر تنظیم شده (tmd)، به عنوان نمونه ای از سیستم-های کنترل غیرفعال سازه ها، برای کاهش خرابی سازه های غیر خطی فلزی تحت اثر زلزله پرداخته شده است. برای این منظور، سازه های غیرخطی فلزی با رفتار واقعی مجهز شده به مکانیزم tmd در نرم-افزار opensees مدلسازی شده و تحت اثر تحریک لرزه ای مشخص قرار داده شده است. پارامترهای سختی و میراییtmd، به ازای جرم مشخص آن، طوری بدست آمده است که شاخص خرابی سازه به حداقل برسد. برای این منظور سازه های فلزی دوبعدی 3 و 9 طبقه مجهزشده به مکانیزم tmd،تحت اثر رکوردهای زلزله مشخص قرار گرفته و به طراحی tmd به ازای درصد جرمهای مختلف جهت کاهش شاخص خرابی پرداخته شده است. نتایج حاصل از آنالیز عددی نشان می دهد که با روش مورد استفاده می توان به طراحی tmdبرای کاهش خرابی سازه پرداخت که نیاز به حجم محاسبات بالایی دارد. همچنین نتایج نشان می دهند که سیستم tmd در بعضی مواقع می تواند باعث افزایش خرابی شود و عملکرد این نوع سیستم بستگی به مقادیر پارامترهای آن (جرم، سختی و میرایی) و مشخصات زلزله ی ورودی دارد. نتایج نشان می دهند که در بعضی از رکوردهای زلزله، با افزایش درصد جرم کارایی tmd در جهت کاهش خرابی، افزایش می یابد و در برخی رکوردها با افزایش درصد جرم کارایی tmd در جهت کاهش خرابی، کاهش می یابد و با توجه به اینکه سیستمهای کنترل غیرفعال یکی از پرکاربردترین سیستمهای کنترل می باشند، باید معیار خرابی در طراحی این نوع سیستمها مورد توجه قرار گیرد

ساختمانهای موجود که با استفاده از آیین نامه های قبلی طراحی شده اند اغلب با در نظر گرفتن آیین نامه های جدید در شرایط مختلف احتمال آسیب دیدن داشته و نیاز به بهسازی دارند. میراگر جرمی تنظیم شده (tmd) که یکی از سیستم های کنترل غیر فعال سازه ها بشمار می رود با جذب و استهلاک درصدی از انرژی ورودی به سازه، شرایط ایمن و پایداری را نسبت به ساختمانهای مشابه فراهم می کند. در مورد طراحی tmd در سازه های خطی یکسری روابط ریاضی موجود می باشد که طی مطالعاتی از سوی برخی محققین ارائه شده است ولی در سازه های غیر خطی رابطه ریاضی مشخصی جهت بهینه یابی پارامترهای tmd موجود نمی باشد بهمین دلیل برای بهینه یابی این پارامترها از روشهای عددی استفاده می شود. طولانی بودن مدت زمان مورد نیاز جهت تحلیل تاریخچه زمانی غیر خطی مدلهای سازه ای کامل تیر وستون از یکطرف و نیاز روشهای عددی به اجراهای متعدد در هر گام از طرف دیگر باعث شده که استفاده از روشهای عددی بسیار وقت گیر و یا در مواردی غیرممکن گردد. بطوریکه مطالعات موجود در خصوص سازه غیرخطی مجهز به tmd ، برروی مدل های ساده شده برشی فقط تحت اثر یک زلزله خاص صورت گرفته اند. پارامترهای بهینه شده برای یک زلزله بدلیل وابستگی پاسخ های بدست آمده از تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی به محتوای فرکانسی زلزله وارده، ممکن است بهنگام تاثیر دیگر زلزله ها نه تنها عملکرد سازه را بهتر نکند بلکه موجب بدتر شدن آن نیز گردد. از طرفی بر اساس آیین نامه های طراحی و بهسازی، در بهینه یابی پارامترهای tmd بایستی پاسخها براساس حداکثر پاسخ حاصل از سه زلزله قوی و یا متوسط پاسخ های حاصل از هفت زلزله سازگار با شرایط زمین ساختی منطقه کمینه گردد. در این تحقیق با استفاده از تکنیک شبکه عصبی مصنوعی جهت دستیابی سریع به پاسخ تحلیل های الگوریتم ژنتیک این مشکل برطرف شده است. سازه مورد مطالعه، قاب خمشی دوبعدی ساختمان 9 طبقه می باشد که با استفاده از نرم افزار opensees مدلسازی کامل تیر و ستون می شود. رکوردهای مورد مطالعه، 20 رکورد متناسب با شرایط زمین ساختی منطقه سازه مذکور می باشد. سازه مجهز به مجموعه انتخابی از پارامترهای tmd، تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی می شود و سپس با استفاده از پاسخهای ثبت شده و با استفاده از جعبه ابزار شبکه عصبی مصنوعی تابع بنیادی شعاعی (rbf) موجود در نرم افزار matlab ، برای تک تک زلزله ها یک شبکه عصبی مجزا آموزش داده می شود و با استفاده ازالگوریتم ژنتیک متصل به شبکه های عصبی مذکور نسبت به یافتن مقادیر بهینه پارامترهای tmd با چهار روش زیر اقدام می گردد که عبارتند از : 1-کمینه سازی حداکثر پاسخ حاصل از قویترین زلزله 2-کمینه سازی حداکثر پاسخ حاصل از سه زلزله قوی 3-کمینه سازی متوسط پاسخ حاصل از هفت زلزله قوی 4-کمینه سازی متوسط پاسخ حاصل از تمامی بیست زلزله. پس از یافتن مقادیر بهینه پارامترهای tmd نسبت به بهسازی لرزه ای سازه مذکور با روش تحلیل دینامیکی غیر خطی بر اساس دستورالعمل نشریه بهسازی لرزه ای و آیین نامه fema356 اقدام می شود.

در این پایان نامه، به طراحی بهینه ی میراگرهای ویسکوز مایـع، به عنوان نمونه ای از سیستم هـای کنترل غیرفعال سـازه ها، برای کاهـش پاسخ سـازه های فـولادی غیرخطی تحت اثر زلزله پرداخته شـده است. برای این مـنظور، سـازه هـای فـولادی غیرخـطی مـجهز شـده به میراگرهای ویسکوز مایـع در نرم افزار opensees مـدل سـازی شـده و تحت اثر تـحریکات لرزه ای مـشخص قـرارگرفته است. با تـغییر پارامترهای میراگر ویسکوز مایع، جانمایی در دهـانه ها و توزیع آن در طبقات سازه سعی شده تا پاسخ های سازه به میزان قابل ملاحظه ای کاهش یابد. برای این منظور، سازه های 3 و 9 طبقه فولادی غیرخطی مجهز شـده به میراگرهای ویسکوز مایـع تحت رکوردهای زلزله های مختلف قرار گرفته و در قالب حـالت های مختلف با تـغییر پارامترهای ظرفیت و ضریب ثابت مـیراگر، تـغییر درجـایگاه قرارگیری میراگر در دهـانه های مختلف سازه و تغییر در نحوه توزیع میراگر ویسکوز مایع در طبقات سازه به طراحی مـیراگرهای ویـسکوز مایع پرداخته شده است. نتایج حاصل از بررسی تحـلیل سـازه های مجـهز شده به میراگرهـای ویسکوز مایع نشان مـی دهد که استفاده از این سیـستم جهت کاهش پاسـخ سازه های فـولادی غیرخطی عملکردی مناسب داشته و این عملـکرد وابسته به انتخاب مقـادیر مناسب پارامترهای میراگر ویـسکوز مایع، نحوه توزیع میراگر در طبقات سازه و نوع زلزله ورودی می باشد.

اکثر تحقیقات انجام گرفته در مورد میراگر ستون مایع، برای نوع غیرفعال این ابزار و بر روی سازه ی یک درجه آزادیِ خطی تحت بارگذاری جانبی باد بوده است. از طرفی با توجه به زلزله خیز بودن کشورمان و اینکه در زلزله های شدید، سازه های متعارف وارده ناحیه غیر خطی می شوند و ازطرف دیگر اینکه مکانیزم کنترل نیمه فعال، مزایای هر دو سیستم کنترلی فعال و غیرفعال را دارا می باشد، لذا در این پژوهش به بررسی نحوه ی طراحی و همچنین کارایی میراگر ستون مایع نیمه فعال در کاهش پاسخ سازه های چند درجه آزادی ِغیرخطیِ برشی تحتِ تحریک پایه ی زلزله پرداخته شده است. علاوه بر این با توجه به اینکه رفتار حقیقی میراگر ستون مایع، غیرخطی می باشد– در حالیکه در اکثر تحقیقات قبلی رفتار این میراگر، خطی فرض شده بود- در این پژوهش، آنالیز سیستم سازه- میراگر با مدل سازی رفتار غیرخطی میراگر انجام پذیرفته است. جهت انجام بررسی، از سازه برشی با رفتار غیرخطی هیسترزیس دو خطی که تحت اثر زلزله های دور گسل و نزدیک گسل قرار دارد، استفاده شده است. سیستم کنترلی نیمه فعال نیز، با امکان تغییر در اریفیس میراگر و در نتیجه ضریب افت ارتفاع و میرایی میراگر ستون مایع، میسر گردیده است. به همین منظور و برای انتخاب ضریب افت ارتفاع مناسب، از قانون کنترل برشی و قانون کنترل بهینه ی آنی که برای سازه های با رفتار غیر خطی توسعه پیدا کرده، استفاده شده است. برای طراحی بهینه ی میراگر نیز، مسئله ی بهینه سازی با هدف کاهش ماکزیمم جابجایی جانبی نسبی سازه تعریف و با استفاده از الگوریتم ژنتیک حل گردیده است. همچنین در این پژوهش کارایی میراگر ستون مایع نیمه فعال و غیر فعال در کاهش پاسخ لرزه ای با همدیگر مقایسه گردیده اند. نتایج نشانگر کارایی مطلوب سیستم کنترل نیمه فعال در کاهش پاسخ لرزه ای سازه ی غیرخطی می باشد ولی مقدار کارآمدی میراگر به تحریک اعمال شده به سازه بستگی دارد. این وابستگی، در مقایسه کارایی بین میراگر ستون مایع نیمه فعال با غیر فعال بیشتر هم قابل مشاهده است. در بخش دیگری از این پژوهش، کارایی سیستم میراگر ستون مایع با میراگر جرمی تنظیم شده مقایسه گردیده و معایب و محاسنی که نسبت بهم دارند بیان گردیده است.

: استفاده از سیستم های کنترل یکی از راه های مناسب برای مقابله با نیروی زلزله می باشد که در این بین طراحی مناسب اینگونه از سیستم ها موجب عملکرد بهتر این سیستم ها در مقابل نیروی زلزله خواهد بود. با توجه به اینکه عملکرد سیستم کنترل سازه ها به نوع رکورد ورودی برای طراحی بستگی دارد لذا در این پایان نامه به بررسی اثر رکورد زلزله بر پارامترهای بهینه ی میراگرهای جرمی تنظیم شده تک گانه و چند گانه غیر فعال و نیز میراگر جرمی تنظیم شده ی فعال پرداخته شده است که در نهایت هدف یافتن روشی برای نحوه انتخاب رکورد طراحی برای سیستم های کنترل سازه می باشد. برای رسیدن به اهداف این پایان نامه 12رکورد زلزله ی واقعی و اغتشاش سفید انتخاب شده و سازه دو بعدی نسبت به هر کدام از این رکوردها و اغتشاش سفید طراحی شده و نتایج آن با یکدیگر مقایسه شده است. تحقیقات انجام شده نشان می دهد که برای طراحی میراگر جرمی تنظیم شده ی چندگانه جهت حصول نتایج بهتر در مقابل رکوردهای زلزله واقعی می توان از رکورد اغتشاش سفید استفاده کرد همچنین برای طراحی میراگر جرمی تنظیم شده بهتر است که رکورد طراحی را از بین رکوردهای منطقه که سازه کنترل نشده تحت آن زلزله بیشترین پاسخ را دارد انتخاب کرد. در طراحی میراگرهای جرمی تنظیم شده چند گانه و تک گانه غیر فعال تحت زلزله های واقعی مختلف و اغتشاش سفید مشاهده شده است که فرکانس بهینه این میراگرها نزدیک به فرکانس مود اول سازه می باشد. همچنین نتایج حاصل از طراحی میراگر جرمی تنظیم شده فعال نشان می دهد که برای طراحی این سیستم بهتر است رکورد طراحی را اغتشاش سفید با حداکثر شتاب زمین بالا در نظر گرفت.

در این پایان نامه به بررسی نحوه ی طراحی و ارزیابی عملکرد میراگر ستون مایع چندگانه نیمه فعال برای کاهش پاسخ سازه های غیرخطی تحت اثر رکوردهای زلزله پرداخته شده است. به منظور طراحی، سیستم کنترلی میراگر ستون مایع چندگانه نیمه فعال، با امکان تغییر در اریفیس و به تبع آن ضریب افت ارتفاع و میرایی برای هر یک از میراگرهای ستون مایع، میسر گردیده است. برای انتخاب ضریب افت ارتفاع مناسب، از قانون کنترل برشی و قانون کنترل بهینه ی آنی که برای سازه های با رفتار غیرخطی توسعه پیدا کرده، استفاده شده است. برای طراحی بهینه سیستم کنترل نیمه فعال، به عبارت دیگر تعیین مقدار بهینه ضریب افت ارتفاع، در هر گام زمانی، یک مسئله بهینه سازی با هدف کاهش ماکزیمم جابجایی جانبی نسبی سازه تعریف شده که برای حل آن از الگوریتم ژنتیک استفاده شده است. برای آنالیز عددی، یک سازه 8 طبقه برشی با رفتار غیرخطی از نوع دوخطی هیسترسیس در نظر گرفته شده و به طراحی بهینه این مکانیزم بصورت غیرفعال و نیمه فعال تحت زلزله های مختلف پرداخته شده است. نتایج نشان می دهد که الگوریتم مورد استفاده برای طراحی بهینه ی این مکانیزم، که دارای تعداد زیادی متغییر می باشد به لحاظ سادگی و کارایی مناسب می باشد. همچن مقایسه بین کارایی میراگر ستون مایع چندگانه نیمه فعال و میراگر ستون مایع چندگانه غیرفعال نشان می دهد که تحت اثر زلزله های مورد بررسی عملکرد میراگر ستون مایع چندگانه نیمه فعال از میراگر ستون مایع چندگانه غیرفعال بهتر می باشد. طراحی میراگر ستون مایع چندگانه نیمه فعال و تست آن تحت اثر زلزله های غیر طرح نشان می دهد که عملکرد میراگر ستون مایع چندگانه نیمه فعال تا حدود زیادی وابسته به مشخصات زلزله می باشد لذا رکوردها باید به نحو مناسبی انتخاب گردد.

در این پایان نامه به طراحی سیستم کنترل نیمه فعال با سختی متغیر برای سازههای غیرخطی و بررسی کارایی آن در کاهش پاسخ های سازه تحت اثر تحریکات زلزله پرداخته شده است. برای این منظور دو مکانیزم کنترلی مهاربندی با سختی متغیر نیمه فعال و جرم میراگر هماهنگ شده ی نیمه فعال با سختی متغیر به عنوان نمونه مورد استفاده قرار گرفته اند. به منظور ارزیابی بهتر کارایی این دو مکانیزم کنترلی نیمه فعال در بهبود رفتار لرزه ای سازه ، همتاهای غیرفعال این دو مکانیزم نیز مدل سازی و بررسی شده و نتایج با هم مقایسه گردیده است. مکانیزم مهاربندی با سختی متغیر نیمه فعال از طریق قفل و باز کردن سیستم مهاربندی بر اساس چهار حالت الگوریتم کنترلی بر پایه ی تئوری مود لغزشی متناسب با رفتار سازه های غیرخطی جهت تعیین فرمان مناسب برای قفل یا باز کردن مهاربند هر طبقه مورد بررسی قرار گرفته است. مکانیزم جرم میراگر هماهنگ شده ی نیمه فعال نیز از طریق تنظیم پارامتر سختی بر اساس دو الگوریتم کنترلی نیمه فعال متناسب با رفتار سازه های غیرخطی بر مبنای 1- کنترل بهینه ی آنی و قانون کنترل برشی و 2- کنترل بالانس اصلاح شده، جهت تعیین فرمان های مناسب برای انتخاب سختی در هر لحظه توسعه یافته است. برای تعیین مقادیر بهینه ی پارامترهای سیستم کنترل نیمه فعال (شامل ماتریس های وزنی در تابع عملکرد الگوریتم کنترل فعال و مقادیر سختی حداکثر و حداقل ابزار نیمه فعال) از تعریف یک مسئله ی بهینه سازی و حل آن با استفاده از الگوریتم ژنتیک استفاده شده است. جهت انجام بررسی روی سازه های با رفتار غیرخطی، آنالیز عددی روی یک قاب ساختمانی هشت طبقه ی برشی با رفتار دوخطی هیسترسیس انجام گرفته است. نتایج بررسی های انجام شده نشان می دهد که عملکرد دو مکانیزم کنترل نیمه فعال بر اساس الگوریتم های کنترلی توسعه یافته در کاهش پاسخ های سازه با رفتار غیرخطی مناسب و بهتر از عملکرد همتاهای غیرفعال این دو مکانیزم بوده است. همچنین عملکرد الگوریتم های کنترلی با هم متفاوت می باشد و در مکانیزم جرم میراگر هماهنگ شده ی نیمه فعال تنظیم سختی بهتر از تنظیم میرایی عمل می کند. همچنین عملکرد بهینه جرم میراگر هماهنگ شده ی نیمه فعال در سازه های غیرخطی به مشخصات سختی و پارامترهای سیستم کنترلی بستگی دارد و برای عملکرد بهتر سیستم کنترلی باید پارامترهای آن با توجه به مشخصات زلزله ی طرح به صورت بهینه طراحی گردد. در انتها عملکرد دو مکانیزم مهاربندی با سختی متغیر نیمه فعال و مکانیزم جرم میراگر هماهنگ شده ی نیمه فعال با سختی متغیر در کاهش پاسخ های سازه تحت زلزله های مختلف با هم مقایسه می شوند.

میراگر های با سیال کنترل شونده mr را می توان به عنوان نمونه ای از اعمال کنترل نیمه فعال در سازه های عمرانی معرفی نمود. در این نوع از میراگر ها، از سیال کنترل شونده با خاصیت مغناطیسی استفاده شده است. در سازه های کنترل شده با میراگر های mr، در هر لحظه با تغییر سختی و میرایی سازه، نیرو های ارتعاش ورودی کنترل و مستهلک می شوند. در این پایان نامه ضمن بررسی مدل های رفتاری و الگوریتم های کنترلی میراگر های mr، به طراحی بهینه و شناسایی عوامل تاثیر گذار بر عملکرد این میراگر ها در کنترل ارتعاشی سازه ها پرداخته می شود. جهت مدل سازی رفتار میراگر ها از مدل دینامیکی modified bouc-wen بهره برده شده است، همچنین از الگوریتم های کنترل نیمه فعال لیاپونوف، کنترل غیر متمرکز بنگ بنگ، کنترل با حداکثر استهلاک انرژی، کنترل بهینه برشی با قانون کنترلی lqr و نیز کنترل غیر فعال passive off و passive on جهت کنترل ولتاژ اعمالی به میراگر ها استفاده خواهد شد. در این مطالعه، تاثیر عواملی نظیر تعداد میراگر ها و موقعیت آن ها در طبقات سازه و نیز نوع الگوریتم کنترلی در اعمال ولتاژ، بر عملکرد این میراگر ها مورد ارزیابی قرار گرفته و حالت های بهینه تعیین گردیده است. جهت طراحی بهینه ی میراگر mr از الگوریتم ژنتیک بهره گرفته شده است. در این راستا، ماتریس های وزنی در قانون کنترل بهینه lqr با الگوریتم کنترل بهینه برشی به عنوان متغیر های مساله معرفی شده و به حل مساله ی بهینه سازی با دو تابع هدف متفاوت پرداخته شده است. برای این منظور، برنامه ای در نرم افزار matlab نوشته شد که توانایی مدل سازی میراگر های mr را در سازه های برشی با رفتار خطی دارا بود. در آنالیز عددی، قاب 10 طبقه برشی را به عنوان مدل سازه ی نمونه انتخاب کرده و تحت ارتعاش ورودی مشخص، به بررسی عوامل تاثیر گذار بر عملکرد میراگر های mr پرداخته شده است. نتایج حاکی از تاثیر تعداد و موقعیت میراگر ها و نوع الگوریتم کنترلی بر عملکرد میراگر های mr دارد به طوری که با انتخاب درست و مناسب هر یک، می توان پاسخ های کنترل شده را به نحو مطلوب تری کاهش داد، بنابراین در طراحی های با مقیاس کامل، باید این موارد مورد توجه قرار گیرند.

با توجه به اینکه سدها به دلیل عملیات آتشباری در معرض بارهای انفجاری بوده و از طرفی پتانسیل قرار گرفتن در معرض تهدیدهای خرابکارانه را دارند، مطالعه رفتار آنها تحت اثر این نوع بارگذاری حائز اهمیت است. در این تحقیق یک سد خاکی با هسته رسی در محیط نرم افزار انسیس- اوتوداین با استفاده از مدل های مواد موجود در ادبیات فنی، مدل شده و با اعمال بارهای انفجاری بر روی مدل دو بعدی در حالت کرنش صفحه ای مورد تحلیل قرار گرفته است، ضمن مدلسازی انفجار بر روی تاج سد، زیر آب و بدنه ی سد با بررسی میدان تنش و کرنش در بدنه سد و چگونگی اندرکنش بین نواحی مختلف آن، تغییر مکانها و گودال حاصل از انفجار، پایداری و مکانیزم های خرابی سد بررسی شده و نقاط مستعد شکست و ترک شناسایی شده است. به منظور بالا بردن دقت مدل سازی انفجار، مدل یک بعدی انفجار با استفاده از قابلیت های اوتوداین (مدل یک بعدی گوه ای به طول 1000 میلی متر که شامل 660 میلی متر tnt است) تهیه شده و سپس نتایج و فشارهای حاصل در مدل دوبعدی اصلی فراخوانده شده و تحلیل ادامه یافته است. همچنین نشان داده شد که عامل درجه ی اشباع مصالح هسته سد در حالت انفجار بر روی تاج سد، بر تشکیل گودال انفجار و ابعاد آن تاثیری ندارد و در انتشار موج تنش در هسته ی کاملا اشباع، آهنگ کاهش فشار اوج ناشی از انفجار کندتر بوده و اثر قابل توجهی در گسیختگی و ایجاد ترک در هسته ی سد دارد.

تجربه زلزله های گذشته نشان دهنده عدم مقاومت کافی سازه های ساخته شده در گذشته در برابر زلزله های واقعی است. لذا مطالعه آسیب پذیری سازه های موجود و ارائه طرح بهسازی برای آنها که توجیه فنی و اقتصادی نیز داشته باشد حائز اهمیت است. امروزه از سیستم های کنترل غیرفعال سازه ها به شکل موفقیت آمیزی جهت کاهش پاسخ سازه ها در مقابل زلزله ها استفاده می شود. یکی از سیستم های کنترل غیرفعال سازه ها، میراگر ویسکوز مایع است که این میراگر از جمله کاربردی ترین ابزار کنترل می باشد که با تکنولوژی های مختلف به منظور کاهش پاسخ سازه ها در برابر تحریکات لرزه ای و مقاوم سازی سازه های موجود به کار می رود. در این پایان نامه به بررسی تاثیر میراگر-های ویسکوز مایع بر بهسازی لرزه ای سازه های بتن مسلح پرداخته می شود. برای این منظور عملکرد دو قاب خمشی بتنی 5 و 10 طبقه که براساس آیین نامه های طراحی ایران طراحی شده، در حالتی که با میراگر ویسکوز مایع بهسازی شده اند با استفاده از روش تحلیل استاتیکی غیرخطی و تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی و بر مبنای دستوالعمل بهسازی لرزه ای ساختمان های موجود (نشریه 360) و در نرم افزار sap2000 مورد بررسی قرار می-گیرد. همچنین اثر نحوه توزیع این میراگرها در ارتفاع سازه و عملکرد میراگرهای ویسکوز غیرخطی بررسی شده است. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که پاسخ لرزه ای سیستم های بهسازی شده بوسیله این میراگرها و همچنین سطح عملکرد لرزه ای سازه بهبود یافته است. در حالی که میراگرهای خطی نسبت به غیرخطیموفقتر بوده است. همچنین براساس نتایج حاصل از این پژوهش می توان گفت که توزیع ظرفیت میراگرها در ارتفاع سازه براساس برش طبقه در مقایسه با توزیع یکنواخت به لحاظ کاهش هزینه میراگرها موثر بوده است.

سیستم های کنترل به منظور کاهش اثرات مخرب زلزله بر روی انواع سازه ها مورد استفاده قرار می گیرند. همواره کاهش پاسخ سازه به عنوان معیار عملکرد سیستم کنترل در مقابل زلزله در نظر گرفته شده است. با توجه به اینکه پارامترهای موثر در طراحی سیستم های کنترل دارای ماهیت تصادفی می باشند، در نتیجه عدم قطعیت موجود در این پارامترها همچنین حساسیت سیستم های کنترل نسبت به رکورد ورودی، در عمل باعث تغییر عملکرد سیستم-های کنترل خواهد شد. در این پایان نامه با استفاده از نظریه ی قابلیت اعتماد، روشی برای ارزیابی عملکرد سیستم-های کنترل غیرفعال با لحاظ کردن عدم قطعیت پارامترهای سیستم کنترل، سازه و زلزله ارائه شده است که برای تعیین قابلیت اعتماد از روش مونت کارلو استفاده شده است. برای بررسی موضوع به عنوان نمونه مکانیزم های میراگر جرمی تنها (tmd) و چندگانه (mtmd) به عنوان مکانیزم های کنترل غیرفعال انتخاب شده اند. برای آنالیز عددی یک قاب برشی 10 طبقه با رفتار خطی مجهز شده به tmd و mtmd در نظر گرفته شده و به بررسی قابلیت اعتماد پاسخ سازه در حالت های مختلف متغیرهای تصادفی شامل جرم، سختی و میرایی tmd و mtmd و پارامترهای جرم، سختی و میرایی سازه، تحت اثر 10 زلزله ی متفاوت پرداخته شده است. در ادامه ی پژوهش به بررسی قابلیت اعتماد سازه با لحاظ همزمان عدم قطعیت در پارامترهای سیستم کنترل، سازه و زلزله پرداخته شده است. تایج حاصل از آنالیز عددی نشان می¬دهد که قابلیت اعتماد پاسخ سازه¬ی کنترل شده وابسته به حد خرابی بوده که با در نظر گرفتن حد خرابی برابر با پاسخ حالت بهینه، دارای کمترین مقدار می¬باشد. همچنین با بررسی قابلیت اعتماد به ازای متغیرهای تصادفی متفاوت می¬توان گفت که در مکانیزم tmd و mtmd، عدم قطعیت جرم و سختی میراگر دارای تاثیر بیشتری در کاهش قابلیت اعتماد پاسخ سازه نسبت به عدم قطعیت میرایی میراگر می-باشد. مقایسه¬ی قابلیت اعتماد در دو حالت در نظر گرفتن پارامترهای سیستم کنترل و سازه به عنوان متغیر تصادفی نشان می¬دهد که تاثیر عدم قطعیت روی پارامترهای سیستم کنترل غیرفعال در کاهش قابلیت اعتماد در مقایسه با عدم قطعیت پارامترهای سازه بیشتر است. همچنین با در نظر گرفتن زلزله¬ی ورودی به عنوان متغیر تصادفی، مقدار قابلیت اعتماد به شکل چشم¬گیری کاهش می¬یابد، بنابراین در انتخاب رکورد طراحی باید به نحو مناسبی عمل شود تا اثر عدم قطعیت زلزله¬ی ورودی به حداقل برسد.

یکی از بحث های مهم در زمینه طراحی سازه ها موضوع اعمال ضوابط طرح لرزه ای می باشد. این ضوابط در مورد سازه های فلزی در بخش 10-3 مبحث دهم مقررات ملی ویرایش سال 1387آورده شده است.کنترل ضوابط طرح لرزه ای از یک طرف از جمله مسائلی است که اکثراً برای مهندسان محاسب دارای پیچیدگی هایی بوده که طراحی سازه ها را سخت¬تر کرده و از طرف دیگر، تصور عموم کارفرمایان بر این است که رعایت ضوابط لرزه ای عمدتاً باعث بالا رفتن هزینه¬های سازه به مقدار قابل توجهی می گردد.در این تحقیق تاثیر اقتصادی اعمال ضوابط طرح لرزه¬ای در طراحی سازه های فلزی دارای سیستم قاب خمشی ویژه و متوسطو قاب مهاربندی شده همگرای ویژهبا بادبندهای شورون و ضربدری مورد بررسی قرار گرفته است.برای این منظورچند ساختمان فولادی با تعداد طبقات 5،10و15 با پلان های مشابه و منظم (طبق مشخصات ساختمان های منظم استاندارد 2800) در نرم افزار etabs تحلیل و طراحی شده و ضوابط لرزه ای فصل سوم مبحث10 اعمال گردیدهاست.در این سازه¬ها یک بار در هر دو جهت از بادبند همگرای ضربدری ویژه ویک بار در هر دو جهت از سیستم قاب خمشی ویژه و متوسط و بار دیگر از بادبندهای شورون در هر دو جهت استفاده گردیده است. برای هر مورد بررسی گردیده است کهاعمال ضوابط لرزه-ایتا چه اندازه در وزن سازه تاثیرگذار هست. نتایج حاکی از آن است که اعمال ضوابط لرزه ای در سازه¬های دارای بادبند شورون به لحاظ اقتصادی دارای هزینه بیشتری نسبت به بادبند ضربدری و قاب خمشی می باشد. همچنین تاثیر اعمال ضوابط لرزه ای در سازه های با تعداد طبقات بالاتر بیشتر از سازه های کوتاه می¬باشد.

زلزله یکی از حوادث و بلایای طبیعی است که در طول تاریخ، همواره موجب تحمیل خسارت های عمده مالی و جانی به بشر شده است. از آنجا که در هنگام لرزش های شدید زمین در زلزله های بزرگ، انرژی زیادی به سازه وارد می شود، می توان جهت جلوگیری از بروز خرابی در سازه، روشی جهت کنترل و میرا نمودن این انرژی عظیم انتخاب نمود. یکی از این روش ها، افزایش شکل پذیری می باشد. در سال های اخیر تجهیزات جدیدی جهت افزایش شکل پذیری و استهلاک هر چه بیشتر انرژی زلزله ابداع گردیده است. در این پایان نامه رفتار لرزه ای و عملکرد مستهلک کننده ی انرژی adas (added damping and stiffness) که از نوع تسلیمی فولادی می باشد، در مدل های دوبعدی 8 و 13 طبقه با مهاربندهای شورن فولادی(? شکل) مورد ارزیابی قرار گرفته و نتایج حاصل از این مطالعات با مدل های دوبعدی بدون میراگر مقایسه شده است. جهت نیل به این هدف، مدل مرجع 13 طبقه ای که سازه ی آن طراحی و اجرا گردیده است و نتایج آن در دسترس می باشد در شهر تبریز انتخاب گردید. یکی از محورهای قائم این مدل به عنوان محور مرجع برای بررسی اثرات حضور میراگر adas انتخاب گردید. مدل دوبعدی دو دهانه قاب 8 طبقه نیز از مدل 13 طبقه استخراج گردید. قاب های دو دهانه ی 8 طبقه و 13 طبقه فوق الذکر در یک دهانه و در تمامی طبقات با استفاده از میراگرهای adas تقویت می گردند. لازم به ذکر است که سختی میراگر استفاده شده در طبقات با سختی طبقه در تناسب می باشد. در مدل سازی و تحلیل این قاب ها از نرم افزار etabs 2013 کمک گرفته شده است. هر یک از این قاب ها با استفاده از تحلیل های استاتیکی و دینامیکی غیرخطی مورد ارزیابی قرار گرفتند. در انجام تحلیل های دینامیکی از تحلیل تاریخچه ی زمانی غیرخطی عددی کمک گرفته شده است که در آن از 3 رکورد زلزله ی متناسب با وضعیت خاک منطقه استفاده گردیده است. نتایج حاصل از مطالعات نشان می دهد که رفتار قاب ها پس از تقویت با المان adas بهبود می یابد. نتایج حاصل از تحلیل تاریخچه ی زمانی با تحلیل استاتیکی غیرخطی دارای همگرایی مناسبی بودند. نتایج همچنین نشان می دهد المان های adas باعث انتقال خرابی و مفاصل پلاستیک از اعضای اصلی سازه ای به این المان ها می شوند.

مخازن ذخیره آب یکی از سازه های زیر بنایی عمرانی با درجه اهمیت بالا است و به همین دلیل، بررسی رفتارآنها از دیدگاه سازه ای، تبعات اجتماعی و زیست محیطی، در هنگام زلزله از اهمیت زیادی برخوردار می باشد. در این تحقیق مدلسازی عددی سه بعدی اسلاشینگ غیر خطی در مخازن مستطیلی تحت تحریک هارمونیک و همچنین تحت رکورد زلزله انجام شده و تاثیر پارامترهای مختلف نظیر فرکانس، دامنه و همچنین زاویه تحریک بر پاسخ دینامیکی مخرن بصورت تغییرات سطح آب، فشار و همچنین نیروهای وارد بر بدنه مخزن بررسی شده است. بدین منظور از روش شیء متحرک عمومی (gmo) برای مدلسازی حرکت مخزن تحت تحریک زلزله در پایه استفاده شده و از تکنیک جز حجم سیال (vof) برای مدلسازی حرکت سیال در داخل مخزن بهره گرفته شده است. بواسطه نوسانات شدید سطح آب، از مدل آشفتگی مناسب برای بیان لزجت گردابه ای استفاده شده و معادلات حاکم به روش حجم محدود (fvm) حل عددی شده است. نتایج حاصله نشان داد، برای تحریک با دامنه ثابت، به ازای فرکانس معادل با فرکانس طبیعی مخزن، پدیده تشدید رخ داده و به ازای فرکانس های ?0 9/0 و ?0 1/1 پدیده تپش رخ می دهد به نحوی که دوره تناوب تپشی هم برای سری زمانی سطح آب و هم فشار، 5/9 برابر دوره تناوب پدیده اسلاشینگ می باشد. همچنین مقادیر مختلف دامنه تحریک می تواند باعث جابجایی لایه های مختلف سطحی سیال شده و اندرکنش مقدار سیال سطحی جابجا شده و مومنتم قائم آن باعث شکل گیری الگوهای مختلف اسلاشینگ می شود. مدلسازی پدیده اسلاشینگ تحت تحریک با فرکانس ها و زوایای مختلف تحریک نشان داد که بسته به زاویه و همچنین فرکانس تحریک، امواج مختلف به صورت تک جهتی، قطری، مربعی، چرخشی و نامنظم در داخل مخزن رخ می دهد. در یک فرکانس تحریک ثابت، بیشترین بالاروی سطح آب در حالت تحریک تحت زاویه 45 درجه رخ می دهد. همچنین بیشترین نیروی فشاری وارد بر جداره های مخزن در حالت تحریک صفر درجه رخ داده و با افزایش زاویه تحریک، از اختلاف مقدار نیروهای وارد بر مخزن در دو راستا کاسته می شود.

برج های خنک کننده در نوع خود از بزرگترین سازه های پوسته ای دنیا می باشند. این سازه ها بعلت نقش برجسته ای که در نیروگاه بر عهده دارند، توسط آیین نامه ها در گروه سازه های ویژه دسته بندی می گردند. بیش از یک قرن از احداث اولین برج خنک کننده در سطح جهان می گذرد. با توجه به اهمیت این گونه سازه ها، شناخت دقیق رفتار آنها در برابر بارهای وارده، خصوصا بار زلزله بسیار مهم می باشد. هدف از این پایان نامه بررسی دقیق رفتار لرزه ای برجهای خنک کننده بتنی هذلولی شکل می باشد. در این تحقیق یک برج خنک کن به صورت نمونه (نیروگاه سیکل ترکیبی سنندج) که بر اساس آیین نامه های رایج، آنالیز و طراحی شده (2800) مورد بررسی رفتار واقعی سازه در پاسخ به تحریکات لرزه ای زمین، قرار می گیرد. بدین منظور آنالیزهای دینامیکی خطی مودال و پس از آن آنالیز دینامیکی غیر خطی تاریخچه زمانی و در نهایت آنالیز استاتیکی غیر خطی (پوش اور) بر روی سازه انجام می گردد که نتیجه آن بررسی رفتار لرزه ای و شناخت روند تشکیل مفاصل پلاستیک در این نوع از سازه ها می باشد. همچنین سیر تغییر و تحول ضریب رفتار (r) ، نیاز به بررسی بیشر رفتار غیر خطی در این سازه ها را موجب گردید. بدین منظور ضریب رفتار از طریق آنالیزهای تاریخچه زمانی و تحلیل پوش اور محاسبه شد. نتایج به وضوح حاکی از آن بودند که هرچقدر مفاصل پلاستیک در بادبند های سازه به جای محل تقاطع در انتهای اعضای بادبندی تشکیل گردند، شکل پذیری سازه افزایش می یابد و بادبندهای سازه به صورت یک جداگر لرزه ای عمل کرده و وظیفه جذب و استهلاک نیروی زلزله را در سازه بر عهده می گیرند همچنین پس از محاسبه ضریب رفتار در حالت نهایی از دو روش آنالیز تاریخچه زمانی و پوش اور و مقایسه نتایج، مشاهده گردید ضریب رفتار بدست آمده از این دو روش در حدود 15 درصد اختلاف داشته و درصورت قبول این اختلاف، می توان با تقریب از روش پوش اور برای این نوع از سازه ها استفاده نمود.

در این مطالعه، رفتار غیر خطی قاب های فولادی سرد نورد شده با مهاربندهای k شکل، ترکیب مهاربندهای k شکل و ضربدری، ترکیب مهاربندهای k شکل و براکت و در نهایت ترکیب مهاربندهای k شکل، ضربدری و براکت، با استفاده از دو روش تحلیل استاتیکی غیر خطی و روش تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی تحت سه رکورد حوزه ی نزدیک گسل ارزیابی شده است. نتایج نشان داده است، در مدل دارای مهاربند تسمه ای ضربدری دو طرفه انرژی تلف شده ناشی از تغییر شکل های پلاستیک بیش از سایر مدل ها بوده است. میزان برش قابل تحمل سازه با نصب مهارهای تسمه ای افزایش یافته است. با توجه به نتایج می توان گفت افزودن براکت می تواند سبب کاهش آسیب وارده به سازه شود. همچنین افزودن براکت و تسمه هم در افزایش مقاومت جانبی و هم در کاهش نسبت تغییر مکان جانبی نسبی موثر بوده است.

در تحقیق حاضر، اثرات زلزله های متوالی نزدیک گسل بر روی نیازهای جابجایی و جابجایی نسبی قاب های خمشی بتنی ویژه با ارتفاع های متفاوت ارزیابی شده است. به علت کمبود رکوردهای توالی لرزه ای نزدیک گسل واقعی، از توالی های لرزه ای مصنوعی جهت ارزیابی نیازهای جابجایی نسبی این قاب ها استفاده شده است. این توالی های لرزه ای مصنوعی به وسیله ی ترکیبات اتفاقی و منطقی از وقایع منفرد واقعی ساخته شده اند. از آنجایی که قوانین فعلی که پدیده توالی لرزه ای را نادیده میگیرند، منجر به دست کم گرفتن جابجایی نسبی مورد نیاز در حالت توالی لرزه ای می شوند، تحقیق حاضر نشان می دهد، فرضیه های فعلی جهت ساختن زلزله طرح مناسب نبوده و بنابراین منجر به دست کم گرفتن خسارات سازه ای می شوند.

میانقاب های آجری غیر مسلح بطور گسترده ای در ساختمان ها به عنوان دیوار پیرامونی ساختمان ها و جداکننده فضاهای داخلی مورد استفاده قرار می گیرند. وجود میانقاب در یک ساختمان باعث تغییرات مقاومت، سختی، پریود و بطور کلی عملکرد لرزه ای ساختمان می شود. به علت وجود نیروی اندرکنشی بین قاب و میانقاب، ظرفیت باربری و سختی قاب مرکب نسبت به قاب تنها افزایش می یابد. معمولاً در فرآیند تحلیل و طراحی، ساختمان های فولادی صرفا به صورت قاب هایی متشکل از اعضای اصلی سازه ای از قبیل تیرها، ستون ها و اتصالات در نظر گرفته شده و از نقش میانقاب در روند تحلیل و طراحی ساختمان ها صرفنظر می شود.