در این رساله اتصالات ساختمانهای فولادی بعنوان عناصر انعطاف پذیر سازه مورد بررسی قرار گرفته و همچنین نشان داده خواهد شد که چگونه رفتار واقعی اتصالات خورجینی تحلیل خواهد شد. در فصل اول کلیاتی در مورد اتصالات و اینکه اتصالات خورجینی در رده اتصالات نمیه صلب قرار گرفته و رفتاری غیرخطی خواهند داشت بیان خواهد شد. در فصل اول کلیاتی در مورد اتصالات و اینکه اتصالات خورجینی در رده اتصالات نیمه صلب قرار گرفته و رفتاری غیرخطی خواهند داشت بیان خواهد شد. همچنین چگونگی مدل کردن یک اتصال خورجینی در فصل دوم مورد بررسی و تحلیل قرار خواهد گرفت. پس از آن آنالیز دینامیکی قابهای فولادی با اتصالات نیمه صلب را در فصل سوم مورد تجزیه و تحلیل قرار داده و با استفاده از دو روش عددی و انتگرالگیری گام به گام به بررسی آنالیز دینامیکی غیرخطی قابهای با اتصالات نیمه صلب پرداخته شده که ماحصل روش دوم یعنی روش انتگرالگیری گام به گام به صورت تحلیل کامپیوتری دینامیکی اتصالات خورجینی با درنظر گرفتن رفتار غیرخطی اتصال در فصل چهارم بیان شده است. جهت آنالیز دینامیکی قاب با اتصالات نیمه صلب خورجینی نیاز به پارامترهایی مانند سختی اولیه اتصالات بوده که روش بدست آوردن این پارامترها در فصل پنجم آورده شده است. نرم افزاری که جهت آنالیز دینامیکی اینگونه سازه نوشته شده در فصل 6 شرح داده شده است.

طراحی لرزه ای سازه های فولادی باید دو معیار مهم را ارضا کند. این سازه ها باید دارای سختی کافی برای کنترل تغییر مکان نسبی طبقات جهت جلوگیری از خسارت سازه ای و غیر سازه ای تحت زلزله های متوسط ولی مکرر باشد و در طی زمین لرزه ای شدید سازه باید مقاوت و شکل پذیری کافی برای جلوگیری از فروریزش را داشته باشد. از آنجا که سختی و شکل پذیری بطور کلی دو معیار متضاد می باشند قابهای خمشی mrf و قابهای مهاربندی همگرا ebf که بخش قابل توجهی از ساخت و سازهای کشور ایران را شامل می شوند نمی توانند هر دو معیار را بطور همزمان و بصورت اقتصادی ارضاء کنند . در یک قاب خمشی سیستم دفع انرژی بسیار خوبی وجود دارد اما برای داشتن سختی کافی جهت جلوگیری از تغیر مکانهای نسبی زیاد باید مقاطع تیرهای قاب طراحی شود و یک قاب مهاربندی همگرا بسیار سخت تر از یک قاب خمشی با مقاطع مشابه است ولی توانایی دفع انرژی در این سیستم به خاطر کمانش مهاربندهای قطری ضعیف می باشد سیستمی که برای رفع این مشکل پیشنهاد شد قابهای مهاربندی واگار بوده که دارای هر دو معیار سختی و شکل پذیری را بطور اقتصادی است. در این سیستم با انتخاب برون محوری مناسب سختی کافی توسط مهاربندها تامین شده و شکل پذیری نیز از تسلیم برشی قسمتی از تیر که در اثر برون محوری مهاربندی بوجود آمده تامین می گردد بوجود می آید که هزینه هنگفتی برای تعمیر و بازسازی قسمتهای آسیب دیده لازم است لیکن در سازه های مهاربندی زانویی که اخیرا محققین پیشنهاد شده است سختی جانبی توسط مهاربندهای قطری و شکل پذیری با تشکیل مفاصل پلاستیک در المانهای زانویی که اعضای ثانویه در قاب بشمار می روند تامین می شود بدین تربیت خسارت سازه ای ناشی از زلزله در این المانها متمرکز شده که تعمیر و بازسازی آنها راحت تر و اقصادی تر می باشد در این پژوهش با انجام آنالیزهای خطی غیر خطی استاتیکی در چندین قاب با سیستم مهاربندی زانویی و ضربدری به بررسی و مقایسه عملکرد لرزه ای آنها جهت کنترل آسیب به اعضای اصلی و غیر اصلی پرداخته می شود و با استفاده از نتایج آنالیز غیر خطی پارامترهای لرزه ای و چگونگی تشکیل مفاصل پلاستیک در هر دو نوع قاب محاسبه و ارایه می گردد.

در این پژوهش دو نوع اتصال خورجینی تحت عناوین اتصال خورجینی صلب با نبشی پیرامونی و اتصال خورجینین صلب با ورق پیرامونی سخت شده ارایه گردیده با این باور که این جزییات از سهولت اجرایی بیشتری نسبت به انواع صلب مورد نظر پیش نویس ضوابط طراحی و اجرای ساختمان های با اتصال خرجینی برخوردار است و سپس رفتار شکل پذیر و مطلوب هر دو نوع پیشنهادی و صلبیت آن ها مورد تحقیق قرار گرفته است. در نهایت این جمع بندی حاصل شده است که اتصالات پیشنهادی نه تنها دارای رفتاری صلب و شکل پذیر قابل مقایسه با اتصالات خروجینی صلب مورد نظر مجموعه مذکور هستند بلکه هرگاه شرایط سهولت و هزینه های اجرا و نیز هماهنگی با معماری بنا نیز به مد نظر باشد بر انواع مندرج در پیش نویس ضوابط طراحی و اجرای ساختمان های با اتصال خرجینی برتری دارند

امروزه مشکلات اقتصادی و هزینه زیاد مصالح فولادی مهندسین طراح را بر آن داشته تا از حداقل مصالح در ساخت و ساز استفاده نمایند لذا بهینه سازی مصالح سازه های فولادی از اهمیت فراوانی برخوردار گشته است. در این پایان نامه محل قرارگیری بادبندهای ضربدری در قابهای مشتوی 5. 10 . 15 طبقه با استفاده از نرم افزار sap 2000 مورد بررسی قرار گرفته و با انجام تحلیل استاتیکی معادل تحت دو الگوی بارگذاری جانبی مثلثی آیین نامه 2800 و مستطیلی اصلاح شده چیدمان بهینه بادبندها در قابهای دو بعدی مذکور در هر دو حالت بارگذاری ارایه گشته بگونه ای که باعث کاهش در میزان فولاد مصرفی کل قاب گردیده است. همچنین با استفاده از تیوری گراف مسیر انتقال نیروی جانبی در بادبندها ورابطه آن با وزن سیستم بادبندی مورد بررسی قرار گرفته است

استقرار ایران زمین در میان دو صفحه اروپا-آسیا و عربستان تجربه زلزله های متعدد در طول تاریخ وقوع 130 زلزله شدید در نقاط لرزه خیز کشور در قرن بیستم تلفات انسانی خسارت اقتصادی –اجتماعی و آثار طولانی مدت آن بیانگر لرزه خیزی آسیب پذیری شدید و بالتبع خطر پذیری کشور در برابر زلزله هاست. در چارچوب جهانی فلات ایران در محل تلاقی صفحه های عربستان (عربستان-افریقا) هند (هندوستان-استرالیا) و ا وراسیا(اروپا-آسیا) واقع شده است. تلاقی این صفحه ها باعث شده است تا پوسته فلات ایران که در کل ضعیف تر از صفحه های یاد شده است تغییر شکل پیدا کند و توسط چین خوردگی ها و رشته کوههایی چون زاگرس در غرب البرز و کپه داغ در شمال وشمال شرق و کوههای شرق ایران و مکران به ترتیب در شرق و جنوب شرق احاطه شود . با عنایت بهاین مسایل ضرورت توجه به ایمنی لرزه ای کشور وجود این امر طبیعی در کشور شناخت سرشت لرزه ای را از دیدگاه لرزه زمین ساختی ولرزه خیزی با ا همیت ساخته است. در طی 50 سال گذشته تحقیقات زیادی در زمینه مهندسی زلزله را شاهد بودیم. افزایش اطلاعات در مورد نحوه رفتار ساختمانها در زلزله که از طریق این تحقیقات و تجارب زلزله های اخیر به دست آمده باعث نگرانی در مورد وضعیت لرزه ای حجم وسیع ساختمانهای موجود کشور که بدون اعمال ضوابط جدید ساخته شده اند می باشد.آیین نامه ها موجود که برای طراحی سازه های مقاوم بکار می روند برای طراحی سازه های جدید کاربر دارند و برای ارزیابی سازه های که براساس آیین نامه ها قبلی ساخته شده اند کاربری ندارند. مثلا در کشور ایران برای ارزیابی عملکرد لرزهای سازه های ساخته شده با ایین نامههای قدیمی نمی توان از آیین نمه 2800 استفاده کرد وباید از ضوابطی در دستورالعمل های atc40 و یا fema 356 و fema 273 استفاده کرد. در سالهای اخیر مسیولان امر دستورالعملی را ارایه دادند که در ان می توان عملکرد سازه های قدیمی را بررسی کرد که این امر تحت عنوان دستورالعمل بهسازی لرزه ای ساختمانهای موجود منتشر شده است. در این پایان نامه ابتدا مفاهیم فلسفه طراحی لرزه ای براساس عملکرد را بیان می کنیم وسپس در ادامه روش تحلیل استاتیکی غیر خطی به عنوان پایه و اساس روش های طراحی براساس عملکرد عنوان می شود سپس نیز از روش آنالیز دینامیکی خطی با توجه به رکوردهای ثبت شده از زلزله های واقع شده در زمینهایی که مشابه با جنس زمین سازه های مورد بررسی می باشد یاد می شود . در این پایان نامه سازه های مورد بررسی از نوع قابهای فولادی با سیستم دوگانه (قاب خمشی + مهاربند هم محور ) می باشد ساز ه های نمونه بکار رفته برای این نوع سیستم باارتفاع 5و10و15 طبقه می باشد که با توجه به بحث عملکرد لرزه ای مدل سازی می شود ونقاط ضعف آنها بیان می شود تا بتوان مقایسه ای کرد در مورد نوع رفتار سازه هایی که با آیین نامه 2800ویرایش سوم طراحی شده اند و موجود می باشند و بتوان نقاط ضعف آیین نامه 2800 را پیش بینی و پیشنهاد کرد.

در این پایان نامه رفتار دیوارهای برشی فولادی تقویت شده و تقویت نشده بررسی می گردد وسپس رفتار دیوارهای برشی فولادی با ورق نازک ودر قسمت اتصال ورق به تیرها و ستونهای محیطی تحت بار سیکلی مورد بررسی قرار می گیرد. از آنجایی که در مقاوم سازی ساختمانهای فولادی بوسیله دیوارهای برشی فولادی تقویت ستونهابسیار مهم است در فصل ششم به بررسی تاثیر سختی خمشی ستونها بر روی دیوارهای برشی فولادی با ورق نازک (تقویت نشده ) پرداخته شده است . بدین منظور دو مدل دیوار برشی فولادی با ورق نازک توقیت نشده که یکی از مدل ها یک طبقه ودیگری جهار طبقه می باشد و همچنین دو مدل دیگر شامل قاب های دیوارهای برشی فولادی مذکور با نرم افزار ansys مدل سازی می گردد سپس با تغییر ممان اینرسی ستونها تغییرات سختی دیوار برشی فولادی قاب و ورق تاثیر اندرکنش قاب و ورق بر روی سختی قاب و ورق و همچنین تغییرات عکس العمل های تکیه گاهی در طول لبه اتصال ورق به فونداسیون مورد بررسی قرار می گیرد.

در این مطالعه به بررسی رفتار قاب مقاو سازی شده خمشی با استفاده از دو روش اضافه نمودن مهاربندها و استفاده از جداگرهای لرزه ای پرداخت شده است. در همین راستا، یک قاب خمشی با کاربری بیمارستان در نظر گرفته شده و در مرحله اول رفتار قاب ها با استفاده از تحلیل استاتیکی غیرخطی مورد ارزیابی قرار گرفته است. ابتدا، عملکرد قاب اولیه با استفاده از تحلیل استاتیکی غیرخطی و با در نظر گرفتن دو سطح خطر مورد ارزیابی قرار گرفته و با توجه به این که کاربری سازه یک بیمارستان می باشد هدف بهسازی این سازه کاربری بی وقفه در سطح خطر 1 و ایمنی جانی در سطح خطر 2 تعریف شده است.سپس مهاربندهایی به این سازه اضافه شده و این مهاربندها در هر جهت در دو قاب پیرامونی سازه و به صورت متقارن به سازه اضافه شده اند. در گام بعدی عملکرد این سازه نیز با استفاده از تحلیل استاتیکی غیرخطی مورد ارزیابی قرار گرفته است. سپس سازه اولیه با اضافه نمودن جداگرهای لرزه ای در پای هر ستون مقاوم-سازی و ارزیابی عملکرد این قاب نیز با استفاده از تحلیل استاتیکی غیرخطی بررسی شده است. در مرحله بعدی رفتار قاب های سه گانه اولیه، مهاربندی شده و جداسازی شده لرزه ای با استفاده از تحلیل دینامیکی غیرخطی افزاینده مورد یررسی قرار گرفته است. در این مطالعه، تحلیل های دینامیکی غیر خطی افزاینده به منظور مقایسه رفتار مدل های مورد بررسی تحت تحریک های لرزه ای صورت پذیرفت. در این تحلیل ها رکورد ثبت شده در یک امتداد با شدت های مختلف بر هر سه مدل مورد مطالعه اثر داده شدند. با ارزیابی سازه با استفاده از تحلیل های استاتیکی غیرخطی نتایج زیر حاصل شده است: • بعضی از تیرها و ستون های سازه اولیه در سطح خطر 1 معیارهای پذیرش را اقناع نکرده اند در حالی که در سطح خطر 2 نیز تیرهاو ستون ها جوابگو نبوده اند. • با اضافه نمودن مهاربندها سختی و مقاومت سازه به شدت افزایش می یابد که به محدود شدن تغییر مکان هدف در سازه می انجامد. با اضافه نمودن مهاربندها تقاضای لرزه ای روی تیرها کاهش می یابد و در عوض تقاضای زیادی روی مهاربندها به وجود می آید.این سازه در جابجایی هدف معیار های پذیرش را اغنا می کند ولی جابجایی فراتر از آن سبب افزایش نیروی محوری در ستون های کناری سازه می شود. در نتیجه ستون های طبقه اول در کنار مهاربند پاسخگو نبوده و باید تقویت شوند. • با اضافه نمودن جداگرهای لرزه ای در پای ستون سختی کلی سازه به شدت کاهش می یابد. این امر سبب افزایش تغییر مکان هدف در سازه می شود. با این حال با اضافه نمودن جداگرهای لرزه ای سازه ی فوقانی به صورت یک سازه نسبتا صلب عمل می کند در نتیجه گریز بین طبقات در این حالت نسبت به دو حالت پیش کاهش می یابد که این امر به بهبود رفتار اعضای قاب می انجامد.ضمنا تمامی معیار های پذیرش در سطوح خطر مورد بررسی اغنا گردیده اند. با انجام تحلیل های دینامیکی غیرخطی نتایج زیر حاصل شده است: • از آنجا که انتظار می رود مد غالب خرابی و فروریزی در قاب های متداول ساختمانی با گریز به وقوع پیوسته در طبقات آنها در ارتباط مستقیم باشد، لذا با مقاوم سازی ساختمان مورد بررسی در این مطالعه انتظار آن می رفت که این گریز ها محدود تر گردند. با استناد به نتایج به دست داده شده از تحلیل های یاد شده در این مطالعه این امر محقق گردید و گریز طبقات به نحو چشمگیری نسبت به حالت اولیه پیش از مقاوم سازی ساختمان کاسته گردید. در میان دو روش به کارگرفته شده به منظور مقاوم سازی سازه موجود، در مجموع، استفاده از جداسازها منجر به کاهش چشمگیرتر گریز طبقات گردید. • در بررسی نتایج تحلیل های دینامیکی غیر خطی نباید الگوی توزیع گریز در طبقات را نیز از نظر دور داشت چراکه توزیع گریز در طبقات به نوعی می تواند بیانگر توزیع احتمال خرابی در ارتفاع ساختمان و در میان طبقات مختلف آن باشد. در این مطالعه به بررسی الگوی گریز در طبقات مختلف با استفاده از نتایج به دست آمده از تحلیل های دینامیکی نیز پرداخته شده و با بررسی الگوی توزیع گریز طبقات در ارتفاع برای اعمال یک رکورد مورد استفاده در چند شدت خاص، روشن گردید که استفاده از جداساز های لرزه ای ضمن کاستن از مقدار گریز بیشینه در طبقات مختلف، الگوی یکنواخت تری نیز از این توزیع در ارتفاع ساختمان به دست می دهد. بنابر این از تحلیل های انجام شده در این تحقق می توان نتیجه گرفت، بهره گیری از جداساز های لرزه ای می تواند به کاستن از احتمال تمرکز خرابی در یک طبقه یا طبقاتی خاص کمک نماید.

در سال های اخیر روش های تحلیل استاتیکی غیر خطی با توجه به سادگی سرعت انجام و سهولت تفسیر نتایج در مقایسه با روش های تحلیل دینامیکی غیر خطی به عنوان دقیق ترین روش تحلیل لرزه ای به سرعت توسعه یافته و مورد استقبال قرار گرفته اند.

چکیده ندارد.

در این پایان نامه فرمول بندی روش ماتریسی نیروها در تحلیل قابهای مستوی با استفاده از تئوری گرافها و برنامه ریزی کامپیوتری آن مورد نظر بوده است . کد کامپیوتری نوشته شده قابهای دو بعدی را با استفاده از تئوری گرافها با مجموعه ای از گره ها و عضوها به همراه روابط انطباقی شان شبیه سازی کرده و با ایجاد درختچه های کوتاهترین مسیر، نیروهای خارجی وارد بر سازه را به تکیه گاهها انتقال می دهد. همچنین توزیع تنش بین اعضای قاب را نیز با تشکیل سیستم های خود متعادل محلی روی سیکل های کمینه، که بطور خودکار توسط برنامه (با استفاده از الگوریتم کاوه [19]) شناسایی می شوند، محاسبه می کند و بدین ترتیب نیروهای عضوی و جابجایی های گرهی سازه تحلیل شده را بسرعت ارائه می دهد. طراحی بهینه سازه ها و دیدگاههای مختلف بهینه یابی و طراحی نیز از دیگر مباحث مطرح شده در این پایان نامه می باشد که با استفاده از این روشها می توان سازه ها را از دیدگاههای مختلفی چون توپولوژی، همبندی، وزن و غیره بهینه سازی کرد.

سازه های تاشو، سازه هایی هستند که توان باز و بسته شدن را دارند و در حالت بسته به صورت مجموعه های فشرده از میله های تقریبا موازی در می آیند چتر نمونه متداولی از آنها است . کاربرد این سازه ها از سازه های موقت گرفته تا فضا پیماها گسترده شده است . این پایان نامه به بررسی رفتار کلی سازه های تاشو با اتصالات قیچی گونه و تحلیل و طراحی بهینه آنها اختصاص دارد. ابتدا مفاهیم پایه ای سازه های تاشو و طبقه بندی آنها بیان شده است و سپس ماتریس سختی یونیپلت ها و دوپلت ها ارائه گردیده است . بکارگیری کابل ها در این نوع سازه نیز مورد بررسی قرار گرفته است . برای داده آمایی و تاشه پردازی، برنامه ای تهیه شده است که سازه های تاشو تخت و چلیک را با بازشوهای مورد نیاز می کند و بارگذاری ها و تکیه گاهها را در لایه و گره های مورد نظر انجام می دهد. تعدادی سازه تاشو عملی برای بررسی رفتار سازه های تاشو مورد مطالعه قرار گرفته است . بررسی نتایج تحلیل نشان می دهد که اعضای سازه تاشو به طور کلی زیرلنگر خمشی است ، در صورتی که نیروی محوری آن کم و نیروی برشی آن قابل اغماض است . افزودن کابل، توان باربری سازه را بالا می برد و کاهش قابل توجهی در وزن بهینه سازه بوجود می آورد. کارآیی کابل به توپولوژی و هندسه سازه تاشو بستگی دارد. سازه های تاشو در دو حالت خطی و غیرخطی تحلیل شده اند. برای بررسی مقاومت و سختی سازه تاشو از تحلیل خطی و برای تعیین بار بحرانی کمانشی آن از تحلیل غیرخطی استفاده بعمل آمده است . براساس ساختن واحدهای سازه های تاشو معمولا یونیپلیت ها را در محل لولا سوراخ می کنند. سوراخ محل لولا در یونیپلت ها، مقاومت آنها را به شدت کاهش می دهد. افزودن عضو توپر کوچکی در محل لولا، مقاومت یونیپلت ها را بالا می برد ولی در محل اتصال، تمرکز تنش بوجود می آورد.

بدلیل آنکه بسیاری از ساختمانهای متداول دراکثر نقاط ایران، ساختمانهای متداول در اکثر نقاط ایران، ساختمانهای مصالح بنایی و مختلط می باشند و اکثر این سازه ها طوری ساخته می شوند که در برابر بارهای ویرانگر زلزله مقاومت بسیار کمی دارند لذا در این پایان نامه انواع روشهای مقاوم سازی ساختمانهای با مصالح بنایی و مختلط مورد بررسی قرار گرفته است.

سیستم های لرزه ای بادبندی واگرا ‏‎(ebf)‎‏ به علت دارا بودن شکل پذیری و رفتار مناسب لرزه ای از بهترین سیستم های مقاوم در برابر زلزله به شمار می روند. در این سیستم ها حساس ترین عضو، تیر پیوند می باشد. در واقع تیر پیوند تعیین کننده رفتار این سیستم می باشد. و طراحی آن باید با رعایت کامل ضوابط آیین نامه ای انجام شود. آیین نامه های معتبر به هیچ وجه استفاده از تیر لانه زنبوری را به عنوان تیر پیوند مجاز نمی شمارند. اما متاسفانه در کشور ایران این مساله چندان مورد توجه نیست و به وفور از این تیرها در سیستم بادبندی واگرا استفاده می شود. در این تحقیق برای اثبات عدم کفایت این تیرها به عنوان بخشی از سیستم بادبندی واگرا با استفاده از روش عددی اجزای محدود مدلهایی تهیه شده اند و عدم کفایت این تیرها مطالعه شده است و همچنین با توجه به روش های تقویت این تیرها مطالعاتی انجام شده است و نحوه عملکرد تیر پس از تقویت بررسی شده است.

در کشور ما ایران، یکی از روشهای بسیار مناسب برای مقابله با نیروهای جانبی زلزله، استفاده از سیست مهاربندی با بادبندهای فلزی می باشد. در تعیین شکل و محل مناسب برای بادبندها، این نقط نظرات معمار است که اغلب حکمفرما می شود. حال این سوال پیش می آید که اگر قرار باشد مهندس محاسب، بهترین فرم و محل را برای بدبندها ارائه کند چه تصمیمی خواهد گرفت.در این پروژه، ابتدا رفتار کلیه سیستم های بادبدی، شامل بادبندهای هم مرکز ‏‎(cbf)‎‏، بادبندهای خارج از مرکز (‏‎(ebf (با مفاصل افقی و قائم) وبادبندهای زانویی ‏‎(kbf)‎‏ بررسی شده است. سپس طرح تقویت قابهای خمشی فولادی با استفاده از مهارند مورد مطالعه قرار گرفته و در نهایت برای ساختمان های متداول شهری، شکل و محل بهینه برای بادبندهای فلزی تعیین شده است.بارگذاری، مدل سازی، تحلیل و طراحی و کلیه مدل های 3 بعدی، عینا مشابه ساختان های واقعی متداول در اینران بوده و برای هر نمونه بطور کامل انجام شده است. معیار بهینه یابی، وزن سازه است که را واحد سطح محاسبه شده است. بدیهی است در این محاسبات کلیه موارد مهم آیین نامه ای که از نظر طراحی و کنترل های دیگر مهم می باشد نیز مدنظر قرار گرفته است. در نهایت پیشنهاداتی جهت انتخاب سیستم، جهت بارگذاری و استفاده مناسب از بادبندها، در ساختمان های متداول شهری ارائه شده است.