آلیاژهای حافظه دار، به عنوان گروهی از جامدات، دارای خواصی منحصر به فرد نسبت به دیگر مواد معمول استفاده شده در زمینه ی مهندسی می باشند. این آلیاژها به سبب وقوع تبدیل فاز در ساختار کریستالی، قادر به بازگشت شکل اولیه ی خود در تغییر شکل های بزرگ می باشد. این توانایی در ریز ساختار ماده، دو خاصیت اصلی آلیاژهای حافظه دار، یعنی اثر فوق الاستیک (سوپر الاستیسیته) و اثر حافظه داری را به دنبال دارد. آلیاژهای حافظه دار، با داشتن این خواص منحصر به فرد می تواند کاربردهای جدیدی را در زمینه های علمی مختلف مانند پزشکی، صنعتی، هوا فضا، مهندسی و ... داشته باشد. تحقیقات عددی و آزمایشگاهی برای توسعه ی کاربردهای مواد حافظه دار در وسایل کنترل سازه ها به منظور بهبود پاسخ دینامیکی ساختمان ها و پل های تحت بار زلزله، در حال انجام است. در این پایان نامه، عملکرد لرزه ای قاب های مهاربندی شده با آلیاژهای حافظه دار فوق الاستیک، بررسی شده است. به منظور تحقیق امکان استفاده از این آلیاژها و موثر بودن آن ها نسبت به دیگر سیستم های مهاربندی، پاسخ دینامیکی قاب با آلیاژ حافظه دار، با پاسخ دینامیکی قاب مهاربندی شده با مهاربندهای کمانش ناپذیر مقایسه شده است. علاوه بر انجام تحلیل های تاریخچه زمانی غیر خطی، به منظور بررسی عملکرد لرزه ای قاب ها با مهاربندی از جنس آلیاژ حافظه دار، تحلیل های دینامیکی افزایشی بر قاب چهار طبقه با مهاربندی به شکل vمعکوس، انجام شده است. نتایج حاصل از تحلیل های انجام شده، امکان استفاده از این آلیاژها به عنوان سیستم های مهاربندی به منظور بهبود پاسخ لرزه ای سازه ها را موثر نشان داده اند. نتایج این مطالعه ی تحلیلی نشان داده است که آلیاژهای حافظه دار می توانند بطور موثر در مقاوم سازی و طراحی لرزه ای سازه ها به کار روند. مهاربندهای بر پایه آلیاژ حافظه دار می توانند به منظور به حداقل رساندن تلفات ناشی از خرابی های سازه ای در هنگام وقوع زلزله بکار روند و این نتیجه برای قاب های مختلف با تعداد طبقات مختلف و شکل های مختلف مهاربندی برقرار می باشد. اگرچه مهاربندهای کمانش تاب ظرفیت اتلاف انرژی بیشتری دارند، برخی از قابلیت های آلیاژ حافظه دار، از جمله برگردانندگی شکل و داشتن خاصیت سخت شدگی کرنش، این آلیاژها را برای استفاده در زمینه ی کاهش پاسخ و ارتعاش مطلوب نشان داده است. با توجه به نتایج، کاربرد آلیاژهای حافظه دار در مهاربند، باعث کاهش در تغییر مکان ماندگار سقف و بیشینه تغییر مکان نسبی بین طبقات (نسبت به قاب های با مهاربندهای کمانش تاب شده) است. همچنین، استفاده از قطعه ی کمانش تاب به همراه المان حافظه دار در مهاربندی می تواند ظرفیت استهلاک انرزی سازه را افزایش دهد.

در تحلیل سازه ها و از جمله سکوهای دریایی، عمدتاً انعطاف پذیری اتصالات در نظر گرفته نمی شود واتصالات اعضای لوله ای سکو را صلب در نظر می گیرند، این بدان معناست که تغییر فرمهای اعضا در گره ها با هم برابر خواهند بود و تمام زوایای اعضا در محل اتصال به گره، قبل و بعد از اعمال با ثابت باقی می ماند. ولی در واقعیت محل اتصال اعضا دارای مقدار قابل توجهی انعطاف پذیری در محدوده تغییرشکل های الاستیک و الاستوپلاستیک می باشد. این انعطاف پذیری باعث رفتار متفاوتی در تغییرشکلها، توزیع نیروهای داخلی، بارهای کمانشی و فرکانس طبیعی سازه نسبت به حالتی که اثر انعطاف پذیزی در نظر گرفته نمی شود، می گردد. اتصالاتی که در این تحقیق مورد مطالعه قرار گرفته اند، اتصالات مربوط به یک وجه سکوی موجود در خلیج فارس می باشند که تحت بارگذاری خمشی و محوری قرار گرفته اند و با شبکه بندی اعضای فرعی و اصلی و با انجام تحلیل های خطی و غیر خطی با استفاده از المان های پوسته ای (shell ) نازک، تغییر فرمهای ناحیه اتصال شامل تغییر مکان ها و دوران ها تا مرحله غیرخطی در حالت های شامل بارگذاری محوری خالص، بارگذاری محوری همزمان بر روی اعضای اتصال، بارگذاری خمشی خالص، بارگذاری خمشی همراه با افزایش نیروی محوری موجود در همان عضو و بارگذاری خمشی همزمان بر روی اعضای اتصال به دست آمده است. سپس با معرفی مدل ساده ای که در محدوده خطی نتایج حاصل از المان محدود را ارائه دهد و در محدوده غیرخطی نیز پوشش مناسبی به فرم نمودارهای نیرو، تغییر فرم حاصل از المان محدود دهد، پیشنها شد تا با به کار بردن این مدل ساده در مدلسازی سازه های لوله ای جهت آنالیز، اثر انعطاف پذیری را در نظر گرفت. در پایان نیز برای بررسی کاربردی بودن مدل ساده اتصال، وجه سکوی مورد مطالعه در دو حالت دارای اتصالات انعطاف پذیر و صلب مدلسازی شده و آنالیزهای مودال و تاریخچه زمانی بر روی آن انجام گرفت که مقایسه نتایج حاصل در مجموع نشان دهنده افزایش دوره تناوب اصلی سازه و کاهش نیروهای داخلی اعضاء و برش پایه در حالت سازه با اتصالات انعطاف پذیر نسبت به حالت صلب می باشد.

هم اکنون انرژی یکی از بزرگترین چالش های پیش روی مردمان کره خاکی می باشد. امروزه بزرگترین منبع انرژی میدان های نفت و گاز می باشند. از آن جا که این منبع ها در روی خشکی همیشگی نیستند پس به ناچار از منبع های موجود در دریاها نیز باید بهره برداری گردد. آسان ترین و کم هزینه ترین راه برداشت از این میدان ها، ساخت سکوهای ثابت فلزی (شابلونی) می باشد. از آن جا که هزینه ساخت این سکوها بسیار گزاف است پس راه کارهایی که بتواند به گونه ای روش های طراحی بهینه این نوع سکوها و نیز افزایش طول عمر بهره برداری آنها را از طریق ترمیم آنها ارائه دهد و سبب کاهش هزینه ها گردد همواره مورد نیاز بوده است. یکی از روش های مطرح گروت کردن اعضای اصلی جاکت یعنی شمع و پایه می باشد که تا کنون تحقیقات قابل توجهی روی آن انجام نشده است. در این تحقیق برای نیل به هدف بیان شده و یافتن نحوه رفتار اعضای اصلی جاکت، مدل یک سکوی قدیمی مبنای بررسی قرار گرفت. فضای بین شمع و پایه مدل این سکو گروت شده و تحلیل های مختلفی بر روی دو نوع مدل سکوی گروت شده و گروت نشده انجام پذیرفته و پاسخ های دو مدل مقایسه شده است تا نقاط ضعف و برتری هرکدام از دو مدل مشخص گردد. همچنین دو مدل از اعضای منفرد جاکت برای حالات گروت شده و گروت نشده در نرم افزار المان محدود abaqus ساخته شده و تحت بارهای محوری مختلف و بار جانبی بصورت همزمان مورد بررسی قرار گرفتند. مدل سازی سکوها با استفاده از نرم افزار سه بعدی عددی sacs انجام پذیرفته است. مدل سازی سازه بصورت سه بعدی بوده و المان های سازه از المان های دو گره ای که سرعت تحلیل ها را بالا می برند تشکیل شده اند. تحلیل های مختلفی همچون تحلیل های درجا در دو سطح بارهای حدی و بهره برداری، زلزله در دو راستای x و y، خستگی با دو راهبرد طراحی اولیه و ترمیم و نهایتا تحلیل بارافزون در دو راستای x و y بر روی دو مدل انجام شد و نتایج هر دو مدل بررسی و باهم مقایسه شده است. نتایج حاصل از این تحقیق از برتری نسبی مدل گروت شده نسبت به مدل گروت نشده حکایت دارد. از جمله این برتری ها می توان به افزایش ظرفیت باربری مقطع گروت شده، کاهش نیروی ایجادی و نیز نسبت تنش در سر شمع ها، کاهش مقادیر برش پایه تحت اثر زلزله و بالا رفتن عمر اتصالات در مقابل پدیده خستگی اشاره کرد. موارد بیان شده ترمیم سکوهای قدیمی برش گروت کردن و نیز طراحی سکوهای جدید گروت شده را قابل توجیه نشان می دهد. به همین دلیل نیاز به تحقیق و بررسی های بیشتر از قبیل این تحقیق برای درک کامل و همه جانبه تاثیر grouting بر سکوهای ثابت فلزی احساس می گردد.

امروزه تقاضا برای بهره برداری از سکوی جک آپ در صنعت فراساحل در حال افزایش است. بررسی پاسخ نهایی سازه جک آپ در شرایط محیطی دریا نیازمند شناخت دقیق از رفتار غیرخطی این سازه می باشد. در این تحقیق، مدل سازه ای جک آپ در نظر گرفته شده، تحت بارگذاری موج در نرم افزار غیرخطی usfos مدل سازی شده است. usfosیک نرم افزار غیرخطی است که برای محاسبه تحلیل شکست و مقاومت نهایی سکوهای دریایی از جمله جک آپ کاربرد دارد. جک آپ مورد نظر در این تحقیق، در نرم افزار usfos به صورت سه بعدی مدلسازی شده است، که شامل غیرخطی هندسی و غیرخطی مصالح می باشد. با استفاده از این نرم افزار نتایج تحلیل سکوی جک آپ مورد نظر تحت بارگذاری موج برای سه حالت گیرداری فونداسیون، مفصلی، گیردار و اسپادکن، محاسبه و با یکدیگر مقایسه شده است. با استفاده از تحلیل بارافزون، رفتار سازه در سه حالت گیرداری پی درون خاک، بررسی شده است. در این مطالعه، روشهای احتمالاتی در تحلیل شکست سکوی جک آپ تحت بارهای محیطی مورد بررسی قرارگرفته است. احتمال خرابی سکوی جک آپ با استفاده از روشهای احتمالاتی و در پنج جهت محاسبه شده است. بعلاوه آنالیز حساسیت برای سکوی مورد نظر در پنج جهت فرضی انجام شده است. در این روش عدم قطعیت ها به صورت مستقیم برای هر پارامتر به صورت جداگانه اثر داده شده است. این روش می تواند برای ارزیابی سکوی موجود و تحلیل ظرفیت سکوهای جدید و بررسی رفتار سکوهای طراحی شده به روش معمول مورد استفاده قرارگیرد.

از اواسط قرن 18 میلادی، پدیده پایداری و کمانش ستونها در بسیاری از تحقیقات آزمایشگاهی و تئوری مورد بررسی قرار گرفت. در بسیاری از موارد با رسم نمودار لنگر خمشی برای ستون کمانش یافته تحت بار محوری فشاری مشخص میگردد که ستونهای منشوری برای تحمل لنگر خمشی و نیروی فشاری، همواره اقتصادیترین اعضاء نیستند. در چنین حالتی، استفاده از اعضای غیرمنشوری میتواند پایداری سازه را بهبود بخشد و موجب کاهش وزن عضود بعلت استفاده بهینه از مصالح گردد. همواره در بحث تحلیل و طراحی سازههای گوناگون دو موضوع مد نظر میباشد: (1) توانایی یک سازه برای حمل یک بار مشخص بدون اینکه تنشهای بیش از حد مجاز بر اساس تئوریهای حاکم بر مقاوت سازه، در آن به وجود آید. (2) قابلیت یک سازه برای تحمل یک بار مشخص بدون آن که تغییر شکلهای غیر قابل قبول در آن ایجاد گردد. در این پایان نامه پایداری ارتجاعی اعضای منشوری و غیرمنشوری و یا به عبارت دیگر توانایی سازه برای تحمل معین بدون هیچ گونه تغییر شکل هندسی آن مورد توجه قرار میگیرد. اولین و مهمترین گام برای تحلیل ارتعاشی و کمانشی اعضای غیرمنشوری، حل معادله دیفرانسیل خطی حاکم بر آن سیستم سازهای میباشد. بسط سریهای توانی یکی از بهترین روشها برای حل معادلات دیفرانسیل خطی با مرتبههای بالا و ضرایب متغیر میباشد. روش حل مبتنی بر این اندیشه است که جواب معادله به صورت یک سری توانی بر حسب نوشته شود. پس از محاسبهی جواب معادله دیفرانسیل پایداری و یا ارتعاشی حاکم بر سیستم تحلیلی مد نظر، گام بعدی تعیین مقدار بار بحرانی کمانش و یا فرکانس طبیعی ارتعاش آن سازه میباشد. در این پایان نامه، با استفاده از بسط سریهای توانی، بار کمانشی و فرکانس ارتعاشی تیر ستونهای غیر منشوری متکی بر بستر الاستیک، تیر تیموشنکو مستقر بر بستر الاستیک دو پارامتری و همچنین بار کمانش پیچشی و جانبی تیرهای غیرمنشوری به کمک روشهایی چون روش انرژی، تحلیل ماتریسی و یا حل معادله دیفرانسیل پایداری حاکم بر آن سیستم تعیین شده است. نتایج نشان دهنده کارایی استفاده از روش سریهای توانی در حل معادلات دیفرانسیل تعادل و بدست آوردن مقادیر بار بحرانی و فرکانسهای طبیعی ارتعاش در اعضاء غیرمنشوری میباشد.

مطالعات موضوع این پایان نامه روی جک آپی با سه پایه ی مستقل بر روی بستری با مشخصات خاک منطقه ای در خلیج فارس انجام شده است. بدین منظور بر اساس بار بهره برداری جک آپ، مقدار پیش بارگذاری تخمین زده شده و سپس با رسم نمودار ظرفیت باربری اسپاد کن در برابر نفوذ ، عمق نفوذ مورد نیاز پیش بارگذاری و متعاقب آن محل تکیه گاه تعیین گردیده است. مدل سازه با جزئیات کامل پایه ها و اسپادکن در نرم افزار اجزای محدود "usfos" ایجاد شده، سپس مدل میله ای هم ارز آن با خواص معادل ساخته شده است. تحلیل های مورد نیاز برای اطمینان از هم ارزی های دو مدل انجام پذیرفته است. تأثیر شرایط مرزی با استفاده از 5 نوع مدل تکیه گاهی شامل مدل های حدی مفصلی و گیردار کامل و مدل های پیشرفته تر مبتنی بر مشخصات خاک شامل فنرهای الاستیکی خطی و مفصل با فنر دورانی خطی و فنرهای غیر خطی با قابلیت سخت شوندگی بررسی می شود. تأثیر انواع مدل های تکیه گاهی بر پریود طبیعی سازه در تحلیل مدال، مطالعه و با مقادیر حاصل از تحلیل های دینامیکی غیر خطی مقایسه شده است. تأثیرتغییرات سختی خاک در مدل های اندرکنشی خاک- سازه بر پریود سازه بررسی شده است. با انجام تحلیل های دینامیکی غیر خطی یقینی برای امواج از ارتفاع 25/0 تا 12 متر و پریودهای نظیر، نتیجه شد که پارامترهای نابسته ای هم چون ارتفاع با پریود موج نمی تواند منعکس کننده ی تعامل موج وسازه باشند. به منظور بررسی حدود تأثیرات رفتار دینامیکی، بدواً تحلیل های دینامیکی و شبه استاتیکی غیر خطی یقینی برای موج حداکثر انجام پذیرفت و نتایج حاصله مورد مقایسه قرار گرفت. سپس ضرایب تشدید دینامیکی یقینی برای پاسخ های تغییرمکان بدنه، برش پایه و لنگر واژگونی محاسبه و با ضریب یگانه تقریبی توصیه شده در آئین نامه ها مقایسه شد. با تعریف طیف موج، نظیر موج حداکثر در تحلیل یقینی انجام شده، تحلیل های غیرخطی دینامیکی و شبه استاتیکی تصادفی انجام پذیرفت. سپس پاسخ حداکثر از برازش توزیع آماری مناسب و محاسبه شاخص ها و ضرایب آماری نتیجه گردید و ضریب تشدید دینامیکی تصادفی برای هر سه پاسخ فوق الذکر حاصل گردید. در پایان با بررسی نتایج حاصل از تحلیل مدال، پاسخ های سازه به موج های با ارتفاع های مختلف و پریودهای نظیر و مقایسه پاسخ های حداکثر یقینی و تصادفی و ضرایب تشدید دینامیکی نظیر نتیجه شد که به علت وجود عوامل غیرخطی کننده رفتار سازه شامل هندسه، اندرکنش خاک- سازه و اندرکنش موج- سازه؛ پاسخ های بدست آمده به شدت به نوع تحلیل انجام گرفته اعم از دینامیکی یا شبه استاتیکی و تصادفی یا یقینی حساسیت دارند. تغییر مدل رفتاری شالوده از خطی به غیر خطی و یا تغییر سختی فنر دورانی از صفر تا گیردار کامل تأثیر بسزایی بر پاسخ ها و پریود سازه دارند و این در تحلیل یقینی به علت تعریف موجی معین و ثابت در زمان، نسبت به تحلیل تصادفی مشخص تر است. بر اساس نوع خاک منطقه، می توان نتیجه گرفت که مدل گیردار کامل مدل مناسبی برای ارزیابی های اولیه است و می توان با تقریب خوبی جایگزین مدل های پیشرفته تر در تمامی تحلیل ها کرد.

گسیختگی را به صورت گسترش خرابی اولیه از عضوی به عضو دیگر که سرانجام به گسیختگی تمام سازه یا قسمت بزرگی از آن می انجامد تعریف می کنند. خطرات احتمالی و بارهای غیر عادی که می تواند موجب گسیختگی پیشرونده شوند، شامل این موارد می باشند: برخورد هواپیما، خطای طراحی یا ساخت، آتش سوزی، انفجار گازها، اضافه بار تصادفی، برخورد وسایل نقلیه، انفجار بمب ها و غیره. با توجه به اینکه بر اساس مقررات ملی ساختمان ایران، بحث گسیختگی پیشرونده در روند طراحی ساختمان ها مد نظر نبوده و با در نظر داشتن این واقعیت که رفتار ساختمان های فولادی مهاربندی شده هم مرکز (ضربدری بزرگ) پس از دست دادن اعضای سازه ای به طور کامل مورد مطالعه قرار نگرفته است، موضوع فوق اساس تحقیق حاضر را تشکیل داده است. هدف از انجام این تحقیق بررسی گسیختگی پیشرونده در ساختمان های فولادی مهاربندی شده هم مرکز (ضربدری بزرگ) می باشد که بر اساس مباحث ششم و دهم از مقررات ملی ساختمان ایران و با در نظر گرفتن الزامات ویرایش سوم آیین نامه طراحی ساختمان ها در برابر زلزله (استاندارد 2800) طراحی شده اند. به علاوه در این تحقیق با ارائه الگوریتم توسعه یافته تحلیل گسیختگی پیشرونده، مواردی از جمله پتانسیل و ظرفیت ساختمانها در برابر بروز این پدیده بررسی گردیده و حالتهای خرابی با استفاده از تحلیل های پایین فشردن و دینامیکی افزایشی قائم تعیین گردیده است. به علاوه با به کارگیری این روش ضریب تاثیر حذف اعضا و بحرانی ترین محل های حذف اعضا تعیین گردیده است و در نهایت تاثیر تعداد و محل دهانه های مهاربندی شده در ممانعت از بروز گسیختگی پیشرونده مورد مطالعه قرار گرفته است.

در سالهای اخیر استفاده از روشهای نوین جهت بهبود رفتار سازه ها و کاهش خسارات ناشی از زلزله بخش قابل توجهی از مطالعات و تحقیقات در زمینه مهندسی سازه و زلزله را به خود اختصاص داده است. استفاده از آلیاژهای حافظه دار شکلی از جمله این موارد است که در دهه اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. آنچه آلیاژهای حافظه دار شکلی را مورد توجه محققین قرار داده است، رفتارهای منحصر به فرد آن مانند رفتار حافظه داری شکلی (بازیابی شکل اولیه با القای حرارتی) و رفتار فوق الاستیسیته (تحمل کرنش های بالا و عدم ایجاد کرنش پسماند در حین بارگذاری رفت و برگشتی) است. تحقیقات پیشین نشان می دهد استفاده از این آلیاژها به خصوص در مهاربندها می تواند از طریق کاهش تغییر شکلهای پسماند، موجب کاهش خسارات و هزینه های بازسازی سازه ها پس از زلزله گردد. در این پایان نامه ضمن بررسی محدودیت های استفاده از آلیاژهای حافظه دار شکلی که در تحقیقات پیشین کمتر به آن پرداخته شده است، رفتار سازه های فولادی مهاربندی شده با آلیاژ حافظه دار شکلی از طریق تعیین پارامترهای موثر در ضریب رفتار آن ها مورد مطالعه قرار گرفته است. بدین منظور سازه هایی با هندسه مشخص و با مهاربندی های متنوع v معکوس، قطری و ضربدری بزرگ و همچنین تعداد طبقات متغیر چهار الی چهارده طبقه با استفاده از نرم افزار opensees مورد تحلیل و بررسی قرار گرفت و پارامترهای موثر در تعیین ضریب رفتار این سازه ها از قبیل ضریب شکل پذیری و ضریب مقاومت افزون تعیین گردید. نتایج نشان می دهد ضریب رفتار سازه های فولادی مهاربندی شده با آلیاژهای حافظه دار شکلی کمتر از سازه های با مهاربندهای فولادی کمانش تاب است. این بدان معنی است که سازه های با مهاربندی آلیاژ حافظه دار شکلی می بایست برای نیروهای بزرگتری در مقایسه با سازه های با مهاربندی فولادی طراحی شوند. در انتها نیز جهت رفع محدودیت های آلیاژ حافظه دار شکلی ، استفاده از سیستم های مهاربندی هیبریدی (رفتار ترکیبی این آلیاژ با فولاد) به عنوان راهکار پیشنهاد شده و مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که سیستم مهاربندی هیبریدی می تواند علاوه بر کاهش تغییر شکلهای پسماند، محدودیت های رفتاری آلیاژ حافظه دار شکلی را نیز تا حدودی مرتفع سازد و موجب افزایش ضریب رفتار سازه ها در مقایسه با سیستم مهاربندی آلیاژ حافظه دار شکلی گردد.

سکو های جکتی ثابت فلزی مرسوم ترین نوع سازه فراساحلی می باشد و به طور گسترده ای برای استخراج نفت و گاز فراساحل مورد استفاده قرار می گیرند. سازه-های فراساحلی در طول عمر سرویس دهی بر اثر نیروهای محیطی در آنها بطور پیوسته آسیب جمع می شود برای مثال آسیب ناشی از خستگی و خوردگی، تصادم بر اثر کشتی، سقوط اجسام از روی عرشه، بار اضافی اعضا در طول طوفانهای شدید، ونصب و فعالیتهای نگهداری. در گذشته روشهای بازرسی آسیب زیادی مانند: اشعه x ، پویش الکترونی،الترازونیک، تصویر برداری تشدید مغناطیسی، نفوذ رنگ، و بازرسی های چشمی توسعه داده شده است. این روشها نیاز به گذراندن زمان و صرف هزینه دارند. یک سیستم طبقه بندی روش های تشخیص آسیب، تشخیص آسیب را به 4سطح 1: تشخیص آسیب در سازه موجود 2: تشخیص موقعیت هندسی آسیب 3: تعیین میزان شدت آسیب 4: پیش بینی عمر سرویس دهی سازه تقسیم میکند. آسیب سازه ای یک پدیده محلی است که منجر به سیگنال هایی با فرکانس بالا می شود. تحلیل فوریه سیگنال را از محدوده بر پایه زمان یا مکان به محدوده بر پایه تنها فرکانس انتقال می دهد. متاسفانه اطلاعات زمان یا مکان، ممکن است در طول انجام انتقال(تبدیل) خراب شوند و بعضی مواقع غیر ممکن است که بتوان زمان و مکان یک رویداد خاص را مشخص کرد[3]. برای اصلاح این نقیصه روش انتقال فوریه زمان کوتاه (stft) بوسیله گابور(1946) تولید شد. مشکلی که در این روش وجود دارد به اصل علمی هایزنبرگ بر میگردد. این اصل بیان می کند که آگاهی از مقدار دقیق فرکانس و زمان یک سیگنال در یک نقطه مشخص از صفحه زمان- فرکانس ممکن نیست. به عبارت دیگر، نمی توان دقیقا معلوم کرد در یک زمان مشخص، چه فرکانسی وجود دارد و تنها می توان دانست در یک بازه زمانی مشخص، چه محدوده فرکانسی وجود دارد. این مشکل به مشکل وضوح معروف می باشد و دلیل اصلی روی آوردن از تبدیل فوریه زمان کوتاه به تبدیل موجک می باشد. بنابراین در سال 1987، نظریه موجک به عنوان یک ایده تکمیلی جهت رفع مشکل تبدیل های فوریه و تبدیل فوریه زمان کوتاه، توسط دابشیز مطرح شد. توابع موجک ترکیبی از خانواده توابع پایه هستند که قادر به بیان سیگنال در محدوده زمان(یا مکان) و فرکانس(یا مقیاس) می باشند. مهمترین مزیت استفاده از موجک توانایی تحلیل موضعی یک سیگنال می باشد بطور مثال دقت کردن در هر زمان یا مکان. تحلیل موجک قادر می باشد بسیاری از منظر های پنهان داده هایی که دیگر روش های تحلیل سیگنال در شناسایی آنها ناتوان هستند، را شناسایی کند. این خصوصیات بویژه برای کاربردهای تشخیص آسیب مهم می باشند. یک عیب بارز و مشخص تبدیل موجک، وضوح فرکانسی ضعیف در نواحی با فرکانس بالا است. بنابراین، این روش در مواجه شدن با سیگنال هایی با مولفه های فرکانسی بالا دچار مشکل می شود. برای رفع این مشکل تبدیل موجک بسته ای پیشنهاد می شود. تبدیل موجک بسته ای(wpt) حالت توسعه یافته تبدیل موجک می باشد که تجزیه سطح به سطح کاملی را از سیگنال تولید می کند. این تبدیل از ترکیب خطی توابع موجک معمولی تشکیل شده است. تبدیل موجک بسته ای می تواند خصوصیات سیگنال های پایا و نا پایا را با تفکیک فرکانس– زمان دلخواهی استخراج نماید.

زلزله های حوزه نزدیک منجر به ایجاد خرابی های زیادی در سازه های گوناگون در چند سال اخیر شده است. شدت این خرابی ها در برخی موارد به حدی بوده است که نمی توان از اثر مخرب آن چشم پوشی نمود. در مناطقی همچون ایران امکان رخداد این پدیده به خاطر زلزله خیز بودن منطقه، بسیار زیاد می باشد و آنچه که از گزارشات و نتایج به دست آمده از تاریخ برمی آید، وقوع این پدیده در آینده نزدیک، موضوعی نگران کننده است. هم چنین ضوابط برای طراحی سازه ها در برابر زلزله های حوزه دور بوده و برخی سازه های طراحی شده با ضوابط آیین نامه های مذکور با وقوع پدیده زلزله حوزه نزدیک ، تخریب شده و یا عملکرد مناسب را ممکن است نداشته باشند. این موضوع سبب شد تا مطالعاتی جهت بررسی و ارزیابی رفتار سازه ای طراحی شده براساس آیین نامه های مختلف از جمله ویرایش های مختلف استاندارد 2800 ایران در برابر زلزله حوزه نزدیک انجام شود. در این پایان نامه سعی شده است تا با وارد نمودن چندین رکورد مطرح به دست آمده از انواع زلزله های حوزه نزدیک به وقوع پیوسته، بر ساختمان های 5، 8 و 12 طبقه طراحی شده بر اساس آیین نامه های متفاوت و با سیستم مهاربندی همگرای ضربدری و شورون ( v معکوس) و با استفاده از تحلیل دینامیکی غیر خطی افزایشی در نرم افزار open sees، رفتار سازه مورد ارزیابی قرار گیرد. علاوه بر آن سعی شده است تا اثر زلزله حوزه نزدیک را با ترم های مختلف شتاب و سرعت به سازه وارد کرده تا بتوان اثرگذارترین پارامتر را انتخاب نمود. در پایان با تعیین میزان ظرفیت سازه ها با توجه به تقاضای آن ها با استفاده از منحنی های ida، سطوح عملکردی سازه بیان می شود و دوره بازگشتی که سازه برای زلزله حوزه نزدیک طراحی شده است، محاسبه گردیده و ثبت شده است. نتایج بدست آمده حاکی از این موضوع می باشد که قاب های مهاربندی طراحی شده با آیین نامه ubc 97 برای حوزه نزدیک، دارای عملکردی بهتر از قاب های طراحی شده براساس ویرایش های مختلف استاندارد 2800 ایران در برابر زلزله حوزه نزدیک می باشد. هم چنین مهاربندهای ضربدری عملکردی مناسب تر از مهاربندهای شورون (v معکوس) در برابر زلزله حوزه نزدیک دارند. علاوه بر این موارد ضعف آیین نامه طراحی ساختمان ها در برابر زلزله ایران (استاندارد 2800) در خصوص طراحی سازه ای بلند در برابر زلزله حوزه نزدیک بیشتر است.

با توجه به معایب لرزه ای مهاربندهای معمولی، از جمله منحنی هیسترتیک نامتقارن در کشش و فشار ، کمانش مهاربند در فشار در سالهای اخیر از مهاربندهای موسوم به «مهاربند کمانش تاب» که دارای منحنی های هیسترتیک متقارن و قابلیت جذب انرژی بالا می باشد، استفاده می شود. در این پایان نامه عملکرد لرزه ای سازه های مهاربندی شده با استفاده از مهاربندهای کمانش تاب با توجه به عدم قطعیتهای لرزه ای مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور در ابتدا سازه های سه بعدی 4 ، 6 ، 8 ، 10، 12 و 14 طبقه با سیستمهای مختلف مهاربندی شامل مهاربند تک قطری، مهاربند x شکل، مهاربند v شکل و مهاربند ?? شکل طراحی گردید. سپس با توجه به رفتار غیر خطی، این قاب ها با استفاده از نرم افزار opensees به صورت دو بعدی مدل سازی شدند. جهت تأثیر عدم قطعیت ذاتی موجود در زمین لرزه، 13 رکورد زلزله در قالب روش تحلیل دینامیکی افزاینده ida ، به کار گرفته شد. بر این اساس بیش از 5000 تحلیل دینامیکی غیر خطی از سازه های مورد مطالعه به عمل آمد. نتایج این تحلیلها به منظور تعیین «منحنی شکنندگی» و «میانگین فراوانی سالیانه تجاوز از سطوح عملکردی» مورد استفاده قرار گرفت. «میانگین فراوانی سالیانه تجاوز از سطوح عملکردی» با استفاده از psda و حل بر مبنای تغییر مکان در فرم dcfd محاسبه شده است. بر این اساس در طراحی بر مبنای مبحث 10، مهاربند ?? شکل دارای بهترین عملکرد و مهاربند کمانش تاب تک قطری ضعیفترین عملکرد را دارد. همچنین بدون در نظر گرفتن تحلیل خطر لرزه ای با افزایش ارتفاع احتمال شکنندگی افزایش یافته است.

خطوط لوله واقع بر بستر دریا عمدتاً به صورت غیرمدفون اجرا می شوند. در بعضی از نقاط خط به علت توپوگرافی اولیه بستر دریا و یا شسته شدن خاک زیر لوله، دهانه آزاد ایجاد می گردد که می تواند زمینه ایجاد کمانش رو به بالا را در خطوط لوله ایجاد نماید. از جمله عوامل مهمی که می تواند باعث ایجاد کمانش رو به بالا در خطوط لوله گردد، فشار و حرارت سیال داخلی می باشد. کمانش رو به بالا در خطوط لوله می تواند موجب آسیب های جدی به خط لوله گردد، بنابراین بررسی کمانش خط در اثر فشار و حرارت سیال داخلی دارای اهمیت فراوان است. در این پایان نامه، مسئله کمانش رو به بالا در خطوط لوله تحت اثر فشار و حرارت سیال داخلی با در نظر گرفتن اندرکنش خاک- سازه و خوردگی بررسی شده است. به کمک یک مدل تحلیلی، تحلیل کمانش خط لوله بر روی یک بستر انعطاف پذیر انجام شده است و نتایج حاصل از حل تحلیلی با نتایج مدل اجزاء محدود مقایسه و انطباق قابل قبولی مشاهده گردید. در روش تحلیلی جابجایی خط لوله با استفاده از معادله تعادل جزء خط لوله بدست آمده است که معادله دیفرانسیل حاصل با استفاده از سری های توانی حل گردیده است، سپس با استفاده از انرژی پتانسیل کل سازه مقدار بار کمانشی سازه بدست می آید. اثر فشار، حرارت، خوردگی در طول لوله و بلند شدگی سازه از روی خاک در روش تحلیلی دیده شده است. همچنین مسئله کمانش خط لوله به کمک مدل سه بعدی اجزاء محدود و با درنظر گرفتن اثر غیر خطی هندسی و مصالح مطالعه شده است، به این منظور نرم افزار abaqus مورد استفاده قرار گرفته است. در ابتدا صحت سنجی عملکرد مدل عددی به کمک مقایسه آن با نتایج تئوری احراز شده و سپس مسئله کمانش تحت عوامل اشاره شده تشریح گردیده است. در مدل اجزاء محدود از تحلیل های شبه استاتیکی و حرارتی برای یافتن مسئله کمانش خط بهره برده شده است.

استفاده از سکوهای ثابت فلزی دریایی یکی از روش های متداول در استخراج منابع هیدروکربنی در آب های نیمه عمیق می باشد. امروزه در ناحیه خلیج فارس و یا دیگر نقاط دیگر دنیا سکوهای نفتی در حال بهره برداری وجود داشته که ادامه بهره برداری آن ها مستلزم ارزیابی عملکرد آن ها با توجه به آیین نامه های جدید می باشد. وجود بارهای چرخه ای با تعداد رخداد بالا سبب شده تا اتصالات سکوهای دریایی مستعد خرابی ناشی از خستگی باشند و کنترل خستگی در بعضی از اتصالات به عاملی تعیین کننده تبدیل شود. این در حالی است که روش های آنالیز موجود تا حد زیادی محافظه کارانه بوده و با استفاده از روش های موجود ظرفیت برآورد شده برای سازه بعضاً حتی کمتر از عمر سپری شده سازه می باشد. در این پایان نامه اثر انعطاف پذیری موضعی اتصال در ارزیابی عمر خستگی در اتصالات سکوهای دریایی مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا با سه روش متفاوت مدل سازی انعطاف پذیری اتصال در نرم افزار opensees صورت گرفته و در هر یک از حالات با انجام آنالیز تعیینی و طیفی عمر خستگی در چهار سکو با بلندی های متفاوت برآورد شده و در اتصالات سکوی دریایی مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج نشان دهنده اثرات زیاد این پدیده در ارزیابی عمر خستگی بوده و هر چه ارتفاع سکو افزایش یابد، این اثر بیشتر حائز اهمیت می شود.

این پایان نامه، مطالعه یگسترده ی عددی روی انعطاف پذیری اتصالات لوله ای تک صفحه ای چند شاخه ایِ k و y-t به همراه بررسی مقاومت نهایی استاتیکی اتصالات t شکل- که عموماً در سکوهای دریای دیده می شوند- ارائه می دهد. محدوده ی وسیعی از پارامترهای هندسی اتصالات k و y-t به منظور به دست آوردن روابط پارامتری قابل اطمینان برای ماتریس انعطاف پذیری موضعی، پوشش داده شده است. این روابط با انجام تحلیل های رگرسیونِ غیر خطی روی پایگاه داده ها به دست آمده اند و صحت آن ها از طریق مقایسه با روابط تجربی و تحلیلیِ موجود تأیید شده است. با اطمینان کافی از صحت این معادلات،می توان از آن هادر تحلیل های کلیِ سازه های دریایی به منظورِدخالت دادنِ تأثیرِانعطاف پذیری موضعی روی رفتار کلی سازه، استفاده کرد. بررسی ظرفیت باربری استاتیکی اتصالات لوله ای t شکل تحت بارگذاری های محوری و لنگر خمشی درون صفحه ای در مهاربند،علاوه بر مشخص کردن مُدهای خرابی، نشان می دهد که استفاده از مدل های اجزا محدود در تعیین مقاومت نهاییاستاتیکی اتصالات لوله ای t شکل تحت بارهای محوری فشاری و لنگر خمشی درون صفحه ای روشی قابل اطمینان بوده و این اطمینان در اتصالاتی که دارای پارامترهای هندسیِ ?بزرگ تر و ?کوچک تر هستند، افزایش می یابد.

سکوهای دریایی به عنوان سازه های استراتژیک کشورهای نفت خیز در حال توسعه، از جمله سازه هایی هستند که می بایست در مقابل نیروهای محیطی از جمله بارهای ناشی از امواج، زلزله، پایداری و مقاومت کافی داشته باشند. با پیشرفت علوم مرتبط به رایانه، امروزه مدلسازی عددی سازه ها و همچنین بارهای محیطی میسر گشته است و می توان رفتار هرگونه سیستم سازه ای را با دقت کافی مدلسازی نمود اما همواره این پرسش مطرح بوده است که مدل عددی برپایه چه مفهوم ریاضی خاصی و بر اساس کدام رفتار خاص سازه انتخاب می گردد تا بتواند رفتار سازه را بدرستی شبیه سازی نماید. در این رساله مدل عددی مناسب برای درنظرگرفتن تاثیر انعطاف پذیری و تسلیم اتصالات سکوهای دریایی ( سه المان مجزا؛ المان دوبعدی انعطاف پذیری و تسلیم خطی و غیرخطی، المان سه بعدی انعطاف پذیری خطی و المان دو بعدی انعطاف پذیری اندرکنشی ) بر پایه مفاهیم فیزیک حاکم بر رفتار اتصالات لوله ای معرفی گردیده و در هر مرحله تئوری حاکم بر فرمولاسیون المانها به تشریح بررسی گردیده و با نتایج آزمایشگاهی و یا عددی صحت آن بررسی شده است. المانهای معرفی شده در این پایان نامه ماهیت تک محوری دارند و المانهای بسیار ساده ای هستند که می توانند با المانهای سه بعدی چند محوری پوسته ای رقابت کنند. سرعت و دقت استفاده از المانهای انعطاف پذیری اتصالات این تحقیق در مدلسازی کلی یک سکوی دریایی استفاده از آنان را بسیار مطلوب می سازد. در پایان نتیجه گیری می شود که با استفاده از المانهای معرفی شده در این تحقیق، انعطاف پذیری و تسلیم اتصالات لوله ای سکوهای دریایی به سادگی مدلسازی می شود. همچنین مواردی همچون سختی سکو، توزیع نیروها در اتصالات و پریود ارتعاشی سکو با درنظرگرفتن انعطاف پذیری سکوهای دریایی دقیق تر بدست می آید. کلمات کلیدی: اتصالات لوله ای، انعطاف پذیری موضعی، تسلیم اتصال، اندرکنش انعطاف پذیری، معادلات انعطاف پذیری، اتصالات ضربدری لوله ای.

در این پایان نامه ، ضریب کاهش نیرو در اثر شکل پذیری و ضریب رفتار برای قابهای بادبندی کمانش تاب در مقابل زلزله های حوزه نزدیک محاسبه شده است. برای انجام این مهم ، سازه هایی با 4 , 6,8,10,12,14 طبقه و حالات متفاوت بادبندی شامل بادبند قطری ، ضربدری ، هفتی و هشتی انتخاب و مطابق ضوابط آئین نامه 2800 ، ویرایش سوم و مبحث دهم از مقررات ملی ساختمان ایران طراحی شدند . آنالیز استاتیکی غیر خطی و آنالیز دینامیکی افزایشی غیر خطی و خطی بر روی قابهای مورد اشاره با استفاده از نرم افزار opensees انجام شد. تاثیر پارامتر های مختلف شامل تعداد طبقات و نحوه قرار گیری بادبندها در قاب بر روی ضریب رفتار سازه تحت هفت رکورد مقیاس شده زلزله حوزه نزدیک مورد بررسی قرار گرفت. ضمناً کلیه ستونهای 24قاب از نظر تشکیل مفصل پلاستیک بررسی و مشاهده شد که در برخی از ستونها مفصل پلاستیک تشکیل شده است که لزوم توجه به طراحی ستون در آیین نامه 2800 و مبحث دهم را در برابر زلزله های حوزه نزدیک نشان می دهد. ضمنا ضریب رفتار قابهای مهاربندی کمانش تاب در برابر زلزله های حوزه دور در مقایسه با ضریب رفتار قاب در مقابل زلزله حوزه نزدیک مقایسه گردید و مشخص شد که اختلاف قابل ملاحظه ای بین ضریب رفتار در دو حالت ذکر شده وجود دارد که نشان دهنده اهمیت نوع زلزله اعمالی به سازه ، حوزه نزدیک و یا حوزه دور ، می باشد. در این پایان نامه ضریب رفتار 24 قاب به طور جداگانه و مستقل محاسبه و به صورت کلی برابر 3.85 برای حالت حدی و 5.85 در حالت تنش مجاز پیشنهاد می گردد، این در حالی است که ضریب رفتار قابها برای زلزله های حوزه دور در حالت حدی برابر 8.35 و در حالت تنش مجاز برابر 12 پیشنهاد شده بود.

فلسفه روش های طراحی ساختمان های مقاوم در برابر زلزله در سال های اخیر شاهد تغییرات بسیاری بوده است. امروزه از روش های غیر فعال کنترل سازه ها در برابر زلزله به عنوان یک جایگزین مناسب برای روش های سنتی نام برده می شود. آلیاژ های حافظه دار شکلی به عنوان موادی هوشمند در کنترل سازه ها می توانند تا کرنش های حدود %10 را بدون برجا گذاشتن کرنش پس ماند و هم زمان با رفتار هیسترتیک تحمل کنند که این مساله این مواد را به یک ماده مطلوب برای کاربرد در میراگر ها و یا جداگر های پی تبدیل کرده است. در این پژوهش سعی شده است تا ضمن بررسی آزمایشگاهی رفتار آلیاژ حافظه دار نیتینول و خواص مکانیکی آن، مدلی ساده و به دور از پیچیدگی های مکانیکی برای یک میراگر ترکیبی جهت استفاده در اعضای مهاربندی سازه های خاص ارائه گردد. این میراگر با استفاده از ترکیب موازی فولاد ساختمانی و نیتینول می تواند به بهبود رفتار مهاربندها کمک کند. رفتار این میراگر ترکیبی از طریق روش اجزای محدود و نیز با استفاده از آزمایشات برای ترکیب های مختلف نیتینول و فولاد بررسی شده است. نتایج حاصل از این اقدامات نشانگر عملکرد ترکیبی مناسب میراگر پیشنهادی از نظر استهلاک انرژی و بازیابی کرنش ها به نسبت استفاده از فولاد یا نیتینول به تنهایی می باشد. هم چنین برخی نقاط ضعف در رفتار هریک از این مصالح در ترکیب موازی توسط ماده دیگر پوشش داده شده است.

امروزه همگام با پیشرفت روش های تحلیلی و تکنولوژی های ساخت، گرایش روز افزونی به ساخت سازه های بلند ایجاد شدهاست، علاوه بر این به دلیل زلزلهخیز بودن کشور ایران، نیاز به سیستمهای کارآمد که برای سازههای بلند مناسب بوده و جهت کاهش خسارات زلزله نیز موثر باشند ضرورت می یابد. در این پایان نامه عملکرد لرزه ای سازهای 30 طبقه با سیستم دوگانه ای شامل مهاربند کمانشتاب و قاب خمشی ویژه با توجه به عدم قطعیت های لرزه ای مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور درابتدا سازه به صورت3بعدی طراحی وسپس یکی از قاب های پیرامونی آن با استفاده از نرم افزار opensees به صورت دو بعدی مدل شدهاست. بدلیل تفاوت عملکرد سازه تحت زلزلههای حوزه دور و حوزه نزدیک و تاثیرات مخرب تر زلزلههای حوزه نزدیک، برای بررسی عملکرد لرزهای سازه از دو دسته رکورد برای تحلیل ida استفاده شدهاست که متشکل از 15رکورد حوزه دور و15رکورد حوزه نزدیک می باشد. با توجه به اهمیت انتخاب پارامتراندازه شدت، در تحلیلida در ابتدا چهارim متفاوت بررسی و ظرفیت سازه تحت im های مورد بررسی تعیین شده است. سپس با استفاده از نتایج تحلیل هایida، منحنی شکنندگی، میانگین فراوانی سالیانه تجاوز از سطوح عملکردی و نمودار میانگین فراوانی سالیانه با دو روش psda و dcfdمحاسبه شد. براساس این مطالعه مشاهده می شود که سیستم پیشنهاد شده برای سازه30 طبقه تحت زلزله های حوزه نزدیک و حوزه دور الزامات عملکردی را ارضا می کند. همچنین اندازه شدتsa(tn,5%) پارامترمناسب-تری برای سازه مورد بررسی می باشد و ظرفیت saسازه در هر دو دسته رکورد مورد بررسی افزایش چشمگیری نسبت به اندازه شدتsa(t1,5%) داشتهاست، ضمن اینکه ظرفیت سازه تحت دسته رکورد حوزه نزدیک نسبت به دسته رکورد حوزه دور کمتر می باشد. همچنین میانگین فراوانی سالیانه محاسبه شده با دو روشpsda وdcfd مربوط به دسته رکورد حوزه نزدیک بیشتر از دسته رکورد حوزه دور است.

سکوهای دریایی از جمله سازه های زیربنایی هستند که نقش مهمی در اقتصاد و صنعت هر کشور دارد. این سازه ها به دلیل قرارگیری در شرایط محیطی سخت مستعد آسیب دیدگی زیادی هستند، بنابراین اطمینان از فعالیت ایمن آنها امری ضروری است. پایش پیوسته سازه روش جدیدی است که تاکنون در سازه های زیربنایی مهم با عنوان پایش سلامتی سازه بکار میرود. در این روش با نصب حسگرهایی عملکرد سازه در طول دوره بهره برداری مورد بازبینی قرار میگیرد. پایش سلامتی سازه فرآیندی دو مرحله ای شامل تعیین مشخصات دینامیکی سازه توسط اندازه گیریها انجام شده و ارزیابی سلامت یا شناسایی آسیب در سازه می باشد. در این رساله پایش سلامتی یک مدل آزمایشگاهی سکوی ثابت فلزی دریایی با مقیاس 1به 15 مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایش دینامیکی سازه توسط دستگاه مرتعش کننده انجام شده است و مشخصات دینامیکی چهارده حالت با تکیه گاه مفصلی توسط روش چهار طیفی شناسایی گردیده است. در این شناساییها فرکانس طبیعی سازه، اشکال مودی و میرایی سازه استخراج شده و با نتایج مدلسازی توسط نرم افزار abaqus مقایسه گردیده است. مرحله دوم پایش سلامتی سازه، شناسایی آسیب است که در این رساله برای شناسایی آسیبهای بوجود آورده شده در سازه، از سه روش استفاده شده است. نتایج نشان داده اند که روش سوم بهترین کارایی را برای شناسایی انواع آسیبها در سکوهای دریایی داشته و قابل کاربرد برای این قبیل سازه ها میباشد. دقت روش اول نسبت به روش سوم در مواردی که محدوده وسیعی از آسیبها در همه اعضاء سازه وجود دارد، کمتر بوده و تشخیص آسیب را دشوار میسازد. در این رساله دو هدف مرتبط دیگر دنبال شده است. در ابتدا رفتار لرزه ای سکوهای ثابت فلزی دریایی با سیستم نصب عرشه به روش شناورسازی توسط روش احتمالاتی ارزیابی گردیده است. مدلسازی این سازه با لحاظ اندرکنش خاک-سازه- شمع، غیرخطی هندسی و مصالح انجام شده است. برای ارزیابی احتمالاتی عملکرد لرزه ای از تخمین میانگین تکرار سالیانه و همچنین محاسبه سطح اطمینان استفاده شده است. در این تخمینها عدم قطعیتهای تصادفی و شناختی در برآورد تقاضا و ظرفیت سازه ای لحاظ شده است. نتایج بدست آمده نشان میدهد که این نوع از سکوهای دریایی در جهتی که مهاربندهای دهانه بالایی به دلیل انجام عملیات نصب برداشته شده است، دارای ظرفیت کمتری و حتی عدم تامین نیازهای آیین نامه ای میباشد و درنتیجه نیاز به تمهیدات خاص جهت تامین این ضوابط آیین نامه ای دارد. جهت تامین نیازهای طرح، استفاده از مهاربندهایی با سیستم نصب در دریا و پس از اتمام عملیات نصب عرشه پیشنهاد شده است. در انتها نیز آزمایشهای دینامیکی دیگری با شرایط تکیه گاهی انعطافپذیر خاک و شمع جهت بررسی اثر اندرکنش خاک و شمع بر روی رفتار دینامیکی سازه انجام گرفته است. مشخصات دینامیکی چهار حالت، شامل فرکانسهای طبیعی ارتعاش، اشکال مودی و میرایی با روش چهار طیفی استخراج شده و با حالتهای مشابه آن بر روی تکیه گاه مفصلی مقایسه گردیدند. مدلسازی اجزاء محدود توسط مدل خاک و شمع پیوسته و استفاده از المانهای تماسی جهت درنظر گرفتن اثر اندرکنش توسط abaqus انجام شده است.

گسیختگی پیشرونده، برای توضیح پدیده انتشار یک خرابی موضعی بصورت زنجیروار که منجر به خرابی جزئی یا کلی سازه می گردد، استفاده می شود. بررسی مطالعات نشان می دهد که رفتار سکوهای ثابت فلزی دریایی در برابر گسیختگی پیشرونده بطور کامل مورد بررسی قرار نگرفته است. از آنجاییکه این نوع سازه ها دارای اهمیت فوق العاده ای هستند، مطالعه بر روی رفتار آنها پس از وقوع خرابی در یکی از اعضای اصلی سازه ای ضروری بنظر می رسد. بدین منظور، این مطالعه بر روی یک سکوی ثابت فلزی دریایی در خلیج فارس صورت گرفت. در این مطالعه برخی از اعضای اصلی سازه که امکان خرابی آنها وجود دارد حذف می گردد و رفتار سازه در سناریوهای مختلف خرابی مورد بررسی قرار می گیرد. برای انجام آنالیز غیرخطی، پایه و عرشه سکو با استفاده از نرم افزار opensees بصورت سه بعدی مدل شده و از المانfiber برای مدلسازی رفتار خطی و غیرخطی اعضای سازه استفاده شده است. امکان پلاستیک شدن در طول اعضا و در سطح مقطع آنها و همچنین کمانش اعضای فشاری نیز درنظر گرفته شده است. برای بررسی رفتار کامل سکو اثر اندرکنش شمع-خاک-سازه نیز در نظر گرفته شده است. همچنین برای یکسان سازی دقیق تر شرایط کلی سازه، بارهای محیطی نیز بصورت بارگذاری موج بر روی سازه اعمال گردیده است. با توجه به سناریو های حذف ناگهانی اعضای سازه ای، تحلیل های دینامیکی غیر خطی بر روی سازه صورت گرفته و پتانسیل بروز گسیختگی پیشرونده در آنها مشخص گردیده است. در ادامه به محاسبه ظرفیت باقیمانده سازه در برابر گسیختگی پیشرونده و مقاومت آن پس از حذف ناگهانی اعضا و همچنین حالت های خرابی مرتبط پرداخته شده است. بدین منظور از نتایج مربوط به بخش قبل و همچنین تحلیل های دینامیکی افزایشی قائم استفاده گردیده است. در ادامه با مقایسه نتایج بدست آمده با نتایج حاصله از یک مدل بدون عرشه، تاثیر مدلسازی عرشه مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین با انجام تحلیل استاتیکی بر روی سازه مقادیر ضریب افزایش بار در تحلیل استاتیکی تعیین گردیده است. بررسی نتایج نشان می دهد هرچند در تعدادی از سناریوها بعضی از اعضا وارد ناحیه غیرخطی شدند، اما در نهایت به کرنش حد گسیختگی نرسیدند. همچنین بررسی ها نشان می دهد که نتایج تحلیل گسیختگی پیشرونده در حالت بدون مدلسازی عرشه منجر به طراحی نسبتا محافظه کارانه ای می گردد.

انرژی های جدید، در حال تبدیل به یکی از مهمترین منابع تأمین انرژی در جهان هستند. در حال حاضر انرژی باد با نرخ افزایش سالانه 25 درصد دارای سریع ترین رشد در بین منابع انرژی است. مقدار زیادی انرژی باد از طریق میدان های ساحلی در حال تولید است، اما رشد آنها با توجه به کمبود زمین های ارزان قیمت نزدیک به مراکز جمعیت و آلودگی بصری ناشی از توربین های باد بزرگ، محدود شده است. گزین? بعدی، انرژی باد تولیدی از میدان های فراساحلی است. میدان های دریایی وسیع با داشتن نیروی باد قوی تر(تا بیش از دو برابر) و پایدارتر برای توسعه میدان های باد در دسترس هستند. با توجه به اینکه سازه های توربین بادی فراساحل در معرض نیروهای عظیم دینامیکی موج و باد قرار دارند، لازم است تا رفتار دینامیکی آنها تحت این بارها به دقت آنالیز گردد. از طرف دیگر کنترل ایمنی سازه ای توربین های بادی فراساحل در طول مدت بهره برداری موضوع قابل توجهی می باشد. در سال های اخیر یک روش و چارچوب موثر برای ایجاد آئین نامه ها بر اساس عملکرد لرزه ای ارائه شده است. در این پایان نامه عملکرد سازه های توربین بادی فراساحل با توجه به بارهای محیطی موج حداکثر مورد بررسی قرار می گیرد. در اینجا روشی جدید بنام آنالیز موج افزایشی (iwa) بجای آنالیز غیرخطی استاتیکی (pushover) برای محاسبه نیاز و ظرفیت سازه ای بکار می رود. این راهکار پیش از این تحت عنوان تحلیل دینامیکی افزاینده (ida) برای بررسی عملکرد سازه ها تحت بارهای لرزه ای بکار رفته است. در این پایان نامه به کمک این راهکار و با معرفی چند معیار شدت (im) جدید به ارزیابی یک ساز? توربین بادی فراساحل نمونه که مطالعات طراحی آن در کشور هلند انجام شده، پرداخته شده است. به این ترتیب که آنالیز چند رکورد? ida با پریودهای مختلف موج (28 پریود) روی سازه صورت گرفته و در هر آنالیز ارتفاع موج نامنظم افزایش یافته و بار آن به سازه اعمال شده است و منحنی های ida در اندازه شدت های مختلف به دست آمده اند. در نهایت با توجه به کاهش پراکندگی در نمودارهای ida اندازه شدت ها از نظر کارایی و کفایت مقایسه شده اند و بهترین اندازه شدت برای این سازه با شرایط موجود آن انتخاب شده است. علاوه بر این با مقایس? پارامترهای نیاز مهندسی (edp) مختلف بهترین مورد برای بیان پاسخ ساز? مورد مطالعه معرفی شده است.

سونامی به امواج عظیمی گفته می شود که در اثر تغییر مکان حجم زیادی از آب بوجود می آیند. با حرکت امواج از محل تولید به سمت ساحل، رفته رفته ارتفاع امواج افزایش یافته و پریود کاهش می یابد. سرعت نیز با حرکت موج سونامی به سمت ساحل کاهش می یابد و در عمق مشخصی از آب موج سونامی می-شکند. با توجه به توسعه وگسترش ساخت و ساز ساحلی، در این پایان نامه به مقایسه اثر نیروی ناشی از زلزله و نیروی ناشی از سونامی و بررسی توانایی سازه طراحی شده در برابر زلزله برای مقابله با نیروهای ناشی از سونامی، پرداخته می شود. برای نیل به این هدف، مدلسازی سازه های ساختمانی مختلف در منطقه ساحلی جنوب شرقی کشور پرداخته می شود و همچنین به منظور مدلسازی از نرم افزار sap2000 استفاده می شود. نتایج حاصل از مدلسازی، نشان می دهد که سازه ساختمانی یک طبقه طراحی شده بر اساس استاندارد زلزله ایران، با توجه به وجود دیوار پیرامونی، توانایی مقابله با نیروی ناشی از سونامی را نخواهد داشت. همچنین مقایسه نیروی برشی و لنگر خمشی ناشی از زلزله و سونامی نیز نشان می دهد که سازه تحت بار سونامی به محدوده تغییر شکل های غیر ارتجاعی وارد شده و احتمالا شکست سازه را در پی خواهد داشت. در مرحله بعد یک ساختمان دو طبقه در دوحالت با وجود دیوار مقاوم و بدون آن در برابر جریان با یکدیگر مقایسه می شوند. نتایج نشان دادند که ساختمان دو طبقه همراه با دیوار مقاوم در برابر جریان، همانند سازه یک طبقه از حالت خطی خارج شده و پس از تحلیل غیر خطی سازه، نتایجی مشابه نتایج حاصل از سازه یک طبقه بدست آمد. در حالیکه سازه دو طبقه بدون دیوار مقاوم در برابر جریان، توانایی ایستادگی در برابر سونامی را دارا می باشد. در هر دو حالت، نیروهای برشی و لنگر خمشی ناشی از زلزله بسیار کمتر از سونامی بوده است. پس از مشاهده نتایج، تیپ ساختمان مقاوم در برابر سونامی بطور نمونه معرفی شده و برای سازه ی مورد نظر پس از طراحی دقیق اعضا بر اساس آئین نامه ی مرتبط، کنترل پایداری انجام شد.

امروزه در کشور های توسعه یافته و در حال توسعه، رشد سریع تکنولوژی باعث به وجود آمدن نیازی روزافزون به منابع انرژی شده است. در این میان منابع هیدروکربنی از جمله نفت و گاز یکی از منابع اصلی تولید انرژی می باشد. وجود بسیاری از این مناطق در نواحی مستعد لرزه خیزی کار را برای طراحان دشوارتر کرده است و این امر سبب شده که مطالعاتی در زمینه ایمنی هر چه بیشتر این سازه ها در برابر نیروهای جانبی همچون زلزله انجام شود. طراحی در برابر بار زلزله که یکی از بارهای اصلی وارده بر سکوهای دریایی می باشد، از اهمیت بالایی برخوردار است. عدم قطعیت های موجود در بارگذاری زلزله و مقاومت اعضای سازه ای از یک سو و از سوی دیگر نیاز به اطمینان از نحوه عملکرد سکو، اهمیت استفاده از روش هایی بر پایه آمار و احتمالات را آشکار تر نموده است. برای برآورده نمودن مقاصد فوق، آنالیز نیاز لرزه ای احتمالاتی به عنوان ابزاری مناسب جهت تخمین میانگین فرکانس سالانه تجاوز از یک حد مشخص پارامتر پاسخ سازه ای به کار گرفته می شود. با پیشرفت علوم مرتبط با رایانه، امروزه مدل سازی عددی سازه ها و همچنین بارهای محیطی میسر گشته است و می توان رفتار هر گونه سیستم سازه ای را با دقت کافی مدل سازی نمود. در این پایان نامه سعی بر این موضوع شده است که مدل عددی یک سکوی دریایی با توجه به رفتار واقعی آن ارائه شود. اثرات اندرکنش شمع-خاک-سازه در این پایان نامه به صورت مفصل بررسی شده است. ابتدا رفتار مدل های شمع تک با در نظر گرفتن خاک اطراف آن، بر پایه مدل معادل تیر بر پی غیر خطی وینکلر با در نظر گرفتن مقاومت جانبی خاک و همچنین مقاومت اصطکاکی سطح شمع و مقاومت انتهایی شمع، بررسی شده است و سپس آنالیز دینامیکی انجام شده با نرم افزار opensees با آزمایش های centrifuge انجام شده در دانشگاه davis در این زمینه مقایسه شده است که تطابق قابل قبولی از مقایسه آنها بدست آمده است. در مرحله بعد با توجه به مدل های تأیید شده، سکوی دریایی نمونه ای با در نظر گرفتن کمانش اعضای مهاربندی، اثرات خستگی کم چرخه و همچنین اندرکنش شمع-خاک-سازه مدل سازی شده است. در این پایان نامه آنالیز دینامیکی غیر خطی افزایشی (ida) که یکی از نوین ترین روش ها در تعیین ظرفیت سازه می باشد انجام شده است و با ارائه نمودارهای ida در قالب edp های مختلف بحث مفصلی راجع به کارایی این edp ها در نشان دادن مود های پاسخ مختلف سکو صورت پذیرفته است و نهایتا همان edp معمول در مورد سازه های ساختمانی یعنی ماکزیمم دریفت بین طبقه ای برای سکوی نمونه فوق پیشنهاد شده است. سپس نمودار ida در قالب اندازه شدت های مختلف برای مجموعه 40 رکورده حوزه نزدیک دارای پالس سرعت رسم شده است و پراکندگی نمودارهای ida در محدوده ناپایدار دینامیکی کلی محاسبه شده است. با توجه به پراکندگی کمتر محاسبه شده برای im تغییر مکان طیفی غیر الاستیک، این اندازه شدت کاراترین im برای سکوی نمونه مورد نظر می باشد. همچنین با استفاده از آنالیز رگرسیون خطی کفایت اندازه شدت های مختلف بررسی شد که این im کفایت مناسبی نیز دارد.

در این مطالعه نوع جدیدی از میراگر موسوم به میراگر هیبریدی بازگرداننده مورد بررسی قرار می گیرد. میراگر هیبریدی نوعی ابزار کنترل غیرفعال جدید با دو ویژگی منحصر به فرد می باشد که به بهبود رفتار سازه کمک می نماید. آلیاژ حافظه دار سوپر الاستیک به منظور تأمین خاصیت بازگردانندگی و لوله فولادی به عنوان مولفه اتلاف کننده انرژی در ترکیب موازی با یکدیگر عمل می کنند. خصوصیات ویژه میراگر هیبریدی همراه با پارامترهای طراحی قابل تنظیم نتایج مطلوبی را برای این نوع میراگر به همراه دارد. به دلیل مقاومت خستگی بالای سیم هایsma ، میراگر هیبریدی می تواند در زلزله های پی در پی بدون نیاز به جایگزینی مورد استفاده قرار گیرد. مطالعات پارامتریک تأثیر پارامترهای رفتاری مختلف از جمله میزان بار طراحی، درصد مشارکت سیم های sma، ارتفاع لوله و زاویه قرارگیری سیم ها را بر عملکرد میراگر مورد ارزیابی قرار می دهد. نتایج نشان می دهد که با طراحی بهینه می توان به میزان بازگردانندگی و جذب انرژی ایده آل به طور همزمان دست یافت. نسبت بهینه درصد مشارکت sma تأثیرگذارترین پارامتر در بهبود رفتار میراگر می باشد و از طریق روش بهینه سازی ارائه شده قابل تعیین می باشد. تأثیر استفاده از این میراگر در کنترل غیرفعال سازه ها از طریق آنالیز دینامیکی تاریخچه زمانی یک قاب 5 طبقه مورد ارزیابی قرار می گیرد. بررسی مقایسه این سازه با سازه کنترل نشده، اثر مطلوب این میراگر را در کاهش تغییرمکان های پسماند طبقات، شتاب مطلق طبقات و برش پایه نشان می دهد.

چکیده : تغییر نگرش از طراحی براساس نیرو به سمت طراحی برمبنای رفتار و عملکرد سازه، روش جدیدی را در زمینه طراحی در آیین نامه های لرزه ای به وجود آورده است که اصطلاحاً طراحی براساس عملکرد نامیده می شود. اما به نظر می رسد که مهندسی زلزله بر مبنای عملکرد (pbee) محدودیت هایی را دارا می باشد که منجر به توسعه ی بیشتر این روش گردیده است، این محدودیت ها عبارتند از: نخست این که در این نوع طراحی از سطوح عملکردی کیفی جهت توصیف رفتار ساختمان استفاده می کنند که این سطوح عملکردی بر مبنای قضاوت مهندسی استوار بوده و به صورت سلیقه ای اعمال می شوند، همچنین به دلیل کیفی بودن برای صاحبان سرمایه و مالکان قابل درک نمی باشند. مشکل دیگر آیین نامه های طراحی لرزه ای موجود این است که بیشتر بر حفظ جان به هنگام وقوع زلزله توجه می کنند و تلاشی برای کنترل خسارت مالی وارد به سازه صورت نمی دهند. یکی از راهکارهای بهبود روش pbee توسط موسسه ای به نام peer توسعه یافته است که از خسارت مالی به عنوان معیاری برای بررسی عملکرد ساختمان در زلزله استفاده گردیده است. این روش باوجود مزیت فراهم آوردن معیار کمی، روشی وقت گیر بوده و به دلیل پیچیدگی قابل به-کارگیری در پروژه های متداول مهندسی نمی باشد. در این مطالعه از یک روش ساده به نام "تخمین خسارت طبقه محور" که امکان بررسی عملکرد ساختمان را به سهولت فراهم می آورد، استفاده می-شود وشش نمونه از سازه های فولادی با سیستم قاب خمشی ویژه،متوسط ومعمولی تحت ضوابط استاندارد 2800 در سه ویرایش مختلف، طراحی و سپس به صورت دو بعدی در نرم افزار opensees مدل شده، سپس تحت تحلیل غیرخطی دینامیکی افزایشی (ida) قرار گرفته و جهت برآورد خسارت مالی ضوابط روش تخمین خسارت طبقه محور دنبال شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد قاب خمشی با شکل پذیری بیشتر(قاب خمشی ویژه ویرایش سوم2800) کمترین خسارت را تحت بار زلزله نسبت به سایرقاب های خمشی را متحمل شده است و بیشترین سهم خسارت وارده در میان اعضای مختلف هر قاب مربوط به اعضای غیرسازه ای حساس به گریز می-باشد، همچنین روش به کار گرفته شده ابزار خوبی برای بررسی مقایسه پارامترهای موثر بر عملکرد ساختمان را به سهولت فراهم می آورد، از سوی دیگر با توجه به سهولت استفاده، این روش پتانسیل به کارگیری در آیین نامه های طراحی لرزه ای آینده را دارا می باشد. کلمات کلیدی : طراحی لرزه ای، تخمین خسارت، مهندسی زلزله بر اساس عملکرد، تحلیل غیرخطی دینامیکی افزایشی، قاب خمشی فولادی

تقاضای روز افزون انرژی باعث گردیده است که استخراج و تولید منابع انرژی، به خصوص در حوزه نفت و گاز، به داخل دریاها و اقیانوس ها کشیده شود. خط لوله های کف دریا به عنوان ایمن ترین، ارزان ترین و بهینه ترین روش برای انتقال فرآورده های نفتی است. فرآورده های نفتی برای انتقال راحت نیاز به دما و فشار بالا دارند. از این رو دما و فشار از اصلی ترین بارهای وارد بر خط لوله و از اثرات کمانش کلی خطوط لوله می باشد. خطوط لوله مدفون در خاک تا حدودی در برابر کمانش های جانبی مقید شده اند، اما کمانش روبه به بالا در آن ها محتمل است. کمانش رو به بالا در خطوط لوله می تواند موجب آسیب های جدی به خط لوله گردد، بنابراین بررسی کمانش خط در اثر فشار و حرارت سیال داخلی دارای اهمیت فراوان است. در این پایان نامه مساله کمانش رو به بالای خطوط لوله بررسی شده است و رفتار پس کمانش آن در اثر حرارت و فشار سیال داخلی با در نظر گرفتن اندرکنش خاک-سازه و اثرات خاک سربار مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای این کار از نرم افزار المان محدود abaqus با در نظر گیری اثرات غیر خطی هندسی و مصالح استفاده شده است. برای چندین نمونه مختلف لوله با قطر و ضخامت مختلف، رفتار کمانشی لوله تحت اثر حرارت و فشار مانیتور شده است و نمودار های تغییر مکان-حرارت و تغییر مکان-نیرو برای حالات مختلف سربار، نقص اولیه های مختلف و مشخصات مکانیکی مختلف خاک و عمق مختلف دفن لوله استخراج شده است. صحت سنجی مدل عددی به کمک مقایسه نتایج با روابط تحلیلی و کارهای پیشین در این زمینه، انجام شده است. با بررسی نتایج، این برداشت انجام شده است که رفتار کمانشی و پس کمانشی خط لوله به شدت تحت تاثیر میزان نقص اولیه لوله و مشخصات مکانیکی خاک زیر آن می باشد. همچنین اثرات مثبت خاک سربار در بهبود رفتار کمانشی به روشنی در نمودارها مشاهده شده است.

سکوهای ثابت فلزی مرسومترین نوع سازه دریایی میباشند، که به طور گسترده برای استخراج نفت و گاز در دریا مورد استفاده قرار میگیرند. این سازهها به دلیلی قرارگیری در شرایط محیطی سخت مستعد آسیب دیدگی زیاد هستند، بنابراین اطمینان از فعالیت ایمنی آنها امری ضروری است. آسیب میتواند ناشی از خستگی، خوردگی، تصادم بر اثر کشتی، سقوط اجسام از روی عرشه ایجاد شود. به همین علت نیاز به روشهایی پیشرفته، سریع، قدرتمند و با هزینه اندک که در نگاه اول به منظور تشخیص و در نهایت به منظور جلوگیری از پیشرفت آسیب میباشد. روش شناسایی آسیب را میتوان به دو روش محلی و کلی طبقه بندی نمود. در این پایان نامه با روشی که پیشنهاد شده است به تشخیص آسیبهای کلی پرداخته شده است. اغلب روشهای ارزیابی آسیب مبتنی بر لرزش، به خواص مودال که از سیگنال اندازهگیری شده که از طریق سیستمهای شناسایی، مانند تبدیل فوریه به دست آمدهاند، نیاز دارند. متاسفانه اطلاعات زمان یا مکان، ممکن است در طول انجام تبدیل مخدوش شوند و بعضی خصوصیات سیگنال کاسته شود و در بعضی اوقات تشخیص زمان و مکان یک رویداد خاص غیر ممکن باشد. تحلیل موجک قادر میباشد بسیاری از منظرهای پنهان دادههایی که دیگر روشهای تحلیل سیگنال در شناسایی آنها ناتوان هستند، را شناسایی کند. این خصوصیات به ویژه برای کاربردهای تشخیص آسیب مهم میباشند. عیب بارز و مشخص تبدیل موجک، وضوح فرکانسی ضعیف در نواحی یا فرکانسهای بالا است. برای رفع این مشکل تبدیل موجک بستهای که حالت توسعه یافته تبدیل موجک معمولی میباشد که تجزیه سطح به سطح کاملی از سیگنال تولید میکند، پیشنهاد میشود. در پژوهش حاضر امکان شناسایی آسیب در یکی از سکوهای منطقه خلیج فارس در مدل مقیاس شده و آزمایشگاهی که قبلا مورد آزمایش قرار گرفته شده است )آزمایشات در پروژهای دیگر صورت گرفته است و در این پایان نامه صرفا از دادههای این آزمایشات بهره گرفته شده است( و همچنین مدلی نرم -افزاری با مقیاس واقعی بررسی شده است. ابتدا دادههای حاصل از کار آزمایشگاهی با استفاده از روش پیشنهادی که به محاسبه نرخ انرژی بر پایه موجک بستهای میپردازد بررسی میگردد. آزمایشات بر دو شرایط تکیهگاهی مختلف صورت گرفته است که اول بر روی کفی صلب و در مرحله بعد بر روی خاک انجام گرفته است. دادههای به دست آمده با استفاده از برنامه نوشته شده توسط محقق در محیط نرمافزار متلب مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته شده است. در ادامه مدلسازی عددی از سکوی واقعی با استفاده از برنامه opensees انجام پذیرفت و نتایج حاصله از هر حالت آسیب با استفاده از برنامه تهیه شده در محیط نرمافزار متلب تجزیه و تحلیل گردیده و نمودارهای لازم ارائه شده است. در مدلسازی عددی سازه بر بستری خاکی با استفاده از شمع مستقر گردیده است. در نهایت نتایج بیانگر کارآمدی روش موجود که در این پایاننامه برای گرهها پیشنهاد شده است، برای تشخیص آسیب میباشد.

در این پایان نامه با توجه به اهمیت بازنگری و ارزیابی وضعیت سکوهای دریایی موجود متعلق به کشورمان در خلیج فارس و دانستن اینکه از زمان کارگذاری بعضی از آنها مدت زمان زیادی گذشته و نیز صدمه هایی که در طول دوران جنگ تحمیلی به آنها وارد آمده است، هدف اصلی ارائه یک روش ساده جهت مدلسازی و آنالیز سکوهای ثابت فلزی دریایی گذاشته شد که در فصلهای آتی به تفصیل آن را شرح داده و آنالیزهایی را که جهت نمایش درستی روش مذکور، بر روی سکوهای واقعی انجام پذیرفته و مقایسه آنها با نتایج برنامه sacs،تشریح گردیده است.

در این پایان نامه سعی شده است با مقایسه تجربی و عددی پاسخ دینامیکی یک مدل مقیاس شده در دو حالت تکیه گاهی پایه مفصلی و فونداسیون شمعی، اثر اندرکنش خاک-شمع-سازه را مورد بررسی قرار دهد. جهت نیل به این مقصود، از یک نمونه سکوی نفتی در خلیج فارس(spq1)، یک مدل فیزیکی با مقیاس 1:15 ساخته شده است. این سکو در حالت اول روی تکیه گاه صلب در آزمایشگاه سازه نصب گردید و آزمایشات در شرایط تکیه گاهی مفصلی انجام گردیده است. در حالت دوم این سکو روی هشت شمع مدفون در یک لایه ماسه ای نصب گردید. در این تحقیق برای تحریک مدل آزمایشگاهی از روش ارتعاش اجباری استفاده شده است. به همین منظور از یک مرتعش کننده با دو جرم خارج از مرکز که بر تراز عرشه متصل شده استفاده گردید. این دستگاه یک نیروی هارمونیک با محدوده فرکانسی وسیع اعمال می کند. با پردازش داده های حاصل از آزمایشات خصوصیات دینامیکی سکو شامل فرکانس طبیعی، شکل مودها و میرایی متناظر هر مود برای دو حالت تکیه گاهی مذکور مقایسه گردیده است. همچنین برای بررسی اثر تغییر در سختی سازه به واسطه افزودن یا برداشتن مهاربند، آزمایشات در 4 حالت مختلف پیکربندی اعضای سازه ای انجام گرفته است. همچنین با استفاده از قابلیت نرم افزارهای sacsوabaqus ، مدل سازی عددی سکو در هر دو حالت تکیه گاهی انجام پذیرفته است. برای مدل سه بعدی در نرم افزار abaqus از المان solid برای خاک و المان beam برای اعضای سکو و شمع استفاده گردیده است. برای در نظر گرفتن اثر غیرخطی اندرکنش خاک-شمع-سازه از معیار گسیختگی مور-کولمب و المان interface خاک-شمع استفاده شده است. برای مدلسازی این اثر در نرم افزار sacs فنرهای غیرخطی p-y ، t-z، q-z طبق روابط api مدل شده است.بر اساس نتایج، مشاهده گردید که خصوصیات دینامیکی سکو تحت اثر اندرکنش خاک-شمع-سازه به طور قابل توجهی دستخوش تغییر می شود. ضمنا هر دو مدل عددی پیچیده و ساده سازی شده (به ترتیب abaqus و sacs) می تواند این اثر را برای سکوهایی که درمعرض بارگذاری دینامیکی با تغییر شکل های اندک هستند را با دقت پیش بینی کند. نتایج آنالیز تجربی نشان می دهد که اثر اندرکنش سبب کاهش فرکانس طبیعی سازه و افزایش میرایی متناظر هر مود می گردد و بر روی خصوصیات دینامیکی سکو در مودهای بالاتر تاثیرات چشمگیرتری را نسبت به مود اول به همراه دارد. نتایج عددی به دست آمده از مدل-های sacs و abaqus تطابق بیشتری را با مشاهدات آزمایشگاهی در مود اول در قیاس با مودهای بالاتر داراست.

به گسترش خرابی های موضعی از یک المان به المان های دیگر سازه، بطوری که نهایتا" منجربه گسیختگی کل سازه یا بخش اعظمی از آن شود، گسیختگی پیشرونده اطلاق می شود. بارهای نامعمول و عوامل ایجاد کننده خرابی های اولیه که که گسترش آنها گسیختگی پیشرونده را ایجاد می کنند شامل: برخورد هواپیما، خطاهای طراحی واجرا، آتش سوزی، انفجار گاز، بارهای تصادفی زیاد، برخورد وسایل نقلیه، انفجار بمب ها، می تواند گسیختگی های موضعی را گسترش داده وگسیختگی پیشرونده را ایجاد کنند. با توجه به اینکه براساس مقررات ملی ساختمان ایران، بحث گسیختگی پیشرونده در روند طراحی ساختمان ها مد نظر نبوده و تنها این موضوع در مبحث بیست ویکم مقررات ملی ساختمان (پدافند غیر عامل) برای سازه های خاص مانند پناهگاه ها بررسی شده-است وبا در نظر داشتن این واقعیت که رفتار ساختمان های فولادی با سیستم قاب خمشی پس از دست دادن اعضای سازه ای بطور کامل مورد مطالعه قرار نگرفته است، موضوع فوق اساس تحقیق حاضر را تشکیل داده است. هدف از انجام این تحقیق بررسی گسیختگی پیشرونده در ساختمان های فولادی با سیستم قاب خمشی با شکل پذیری های متفاوت می باشد، سیستم سازه ای این ساختمان ها براساس الزامات مباحث ششم ودهم از مقررات ملی ساختمان و ویرایش های دوم و سوم آیین نامه طراحی ساختمان ها در برابر زلزله (استاندارد 2800) طراحی شده اند، تا علاوه برمطالعه رفتار قابهای خمشی در برابر گسیختگی پیشرونده،مطالعه نیز برروی عملکرد این دو ویرایش در برابر گسیختگی پیشرونده انجام شود. به علاوه در این تحقیق با استفاده از الگوریتم توسعه یافته تحلیل گسیختگی پیشرونده مواردی از جمله پتانسیل و ظرفیت ساختمان ها در برابر بروز این پدیده بررسی شده و حالت های خرابی با استفاده از تحلیل پایین فشردن دینامیکی افزایشی قائم تعیین گردیده است،به علاوه با بکارگیری این روش ضریب تاثیر حذف اعضا،ضریب اضافه باردینامیکی وبحرانی ترین محل های حذف تعیین گردیده است. کلمات کلیدی : گسیختگی پیشرونده، تحلیل دینامیکی غیرخطی، قاب های خمشی طراحی شده در ویرایش های مختلف استاندار 2800، تحلیل پایین فشردن دینامیکی افزایشی قائم

هدف از این تحقیق بررسی احتمال بروز خرابی پیشرونده در یک سازه ی دکل از خط 400 کیلوولت انتقال نیرو می باشد. در این تحقیق ابتدا به تعیین ضریب افزایش دینامیکی جهت بررسی و تحلیل سازه دکل توسط تحلیل استاتیکی خطی پرداخته شده است. برای تعیین این ضریب از مقایسه بیشینه مقادیر ضریب تاثیر حذف اعضای پایه و مهاری بهره گرفته شده است.همچنین با احتساب ظرفیت اعضای حساس سازه، به بررسی نسبت ظرفیت به تقاضا در این اعضا طی سناریوهای مختلف خرابی در دکل موردنظر پرداخته شده است. این مهم امکان بررسی و تعیین المان های بحرانی سازه را برای ما فراهم می آورد. لازم به ذکر است کهدر روش مسیر جایگزین تنها میزان پتانسیل گسیختگی پیشرونده تعیین می شود. برای تعیین ظرفیت باقیمانده سازه هنگامی که سازه در برابر گسیختگی پیشرونده مقاوم ارزیابی شد، از روش تحلیل پایین فشردن و در نتیجه ضریب اضافه بار استفاده می شود. پس از انجام تحلیل مقدماتی گسیختگی پیشرونده و حذف ناگهانی المان های سازه ای کلیه نیروهای داخلی اعضا با ظرفیت آئین نامه ای آنها سنجیده شد. در صورتی که این نیروهای داخلی از حدود مجاز آئین نامه ای تجاوز نکرده باشند، احتمال پایین بروز گسیختگی پیشرونده برآورد می شود. سپس برای تعیین اینکه نسبت ظرفیت بر تقاضا تا چه حدی توانسته است که خرابی حقیقی پس از حذف اعضای موردنظر راپیش بینی کند، به تحلیل توسعه یافته گسیختگی پیشرونده که توسط تحلیل پایین فشردن انجام می گیرد، پرداخته شده است.

در این پایان نامه ارزیابی قابلیت اعتماد لرزه ای سکوی ثابت فلزی فراساحل مورد بررسی قرار گرفته است. در واقع این ارزیابی بر مبنای مدلسازی عدم قطعیت های ذاتی و شناختی موجود در تحلیل خطر، تحلیل سازه، طراحی و..... مربوط به سکوی ثابت فلزی می باشد. اما به دلیل آنکه شبیه سازی دقیق عدم قطعیت های شناختی حجم عملیات لازم را بسیار زیاد می کند، در این پایان نامه تنها ضریب میرایی به عنوان متغیر تصادفی دارای عدم قطعیت شناختی در نظر گرفته شده است. در خلل فرایند قابلیت اعتماد لرزه ای، در گام های مختلف، نیاز سازه ای و ظرفیت سازه ای به عنوان متغیر تصادفی در نظر گرفته می شود. نتایج این بررسی ها نشانگر آن است که با افزایش ضریب میرایی سازه پاسخ های سازه در برابر تحریک زلزله کاهش می یابد و به این ترتیب احتمال عدم تجاوز گریز از مقادیر مشخص و متعین گریز و یا ظرفیت به عنوان یک متغیر تصادفی با در نظر گرفتن عدم قطعیت های ذاتی (قابلیت اعتماد لرزه ای) بیشتر می شود. اما آنچه در این پایان نامه بیشتر مورد توجه قرار گرفته، معرفی شاخص نوین میانگین هندسی می باشد که در بسط مجدد روابط قابلیت اعتماد لرزه ای از آن استفاده شده است. در واقع سعی شده است تا اختلاف نتایج بر مبنای این شاخص و شاخص آماری دیگری که از گذسته مورد استفاده قرار می گرفت (میانه) بررسی شود. نتایج نهایی بیانگر اختلاف چشمگیر این دو شاخص می باشد. در نهایت این موضوع مشخص شده است که ارزیابی قابلیت اعتماد لرزه ای بر مبنای شاخص میانه باعث ایجاد نتایج بسیار محافظه کارانه تری می شود. (در قیاس با شاخص میانگین هندسی) به عبارت دیگر برای رسیدن به نتایج بهینه استفاده از شاخص میانگین هندسی پیشنهاد می گردد.

اغلب سیستم های مقاوم در برابر زلزله، از اید? جاری شدن فولاد و اصطکاک برای اتلاف انرژی استفاده می کنند. این سیستم ها چرخه های هیسترزیس پایداری را به نمایش می گذارند ولی مشکل عمد? آنها ایجاد تغییرشکل های پسماند پس از وقوع زلزله می باشد. برای رفع این نقیصه، سیستم های خودمرکز در دهه های اخیر مطرح گشت. یکی از روش های دستیابی به این سیستم ها، استفاده از آلیاژهای حافظه دار شکلی می باشد. این آلیاژها می توانند تا کرنش های حدود 10 درصد را بدون برجای گذاشتن کرنش پسماند و هم زمان با رفتار هیسترتیک تحمل کنند. بر همین اساس جلایی فر و عسگریان با الهام گرفتن از عملکرد مهاربندهای کمانش تاب یک میراگر محوری ترکیبی از فولادو آلیاژهای حافظه دار شکلی را ارایه نمودند. اعضای این میراگر از دو بخش الاستیک و هست? مرکزی (قسمت غیرالاستیک) تشکیل شده بودند و توسط یک مکانیزم محصور شدگی، از کمانش آنها تحت بارهای فشاری جلوگیری به عمل آمده بود. این میراگر توانست تست های آزمایشگاهی و عددی را با موفقیت به پایان برساند ولی فاقد یک مدل رفتاری بود. در این پژوهش به ارای? یک مدل رفتاری مناسب برای میراگر فوق پرداخته شده است. پس از مدلسازی میراگر در نرم افزار متلب، پارامترهای موثر بر رفتار میراگر مشخص گردید. سپس میزان تأثیر هر یک از آنها بر رفتار میراگر تحت بارگذاری sac، مورد ارزیابی قرار گرفت. پس از انجام تحلیل ها مشخص گشت که تعداد اعضای میراگر و پارامترهای وابسته به قسمت هست? اعضا بیشترین تأثیر را بر رفتار میراگر دارند. همچنین مشاهده شد که میله های sma، تنها نقش بازگردانندگی میراگر به حالت اولیه را نداشته بلکه به اعضای فولادی در میراکردن انرژی نیز کمک می کنند. در نهایت یک مدل رفتاری برای میراگر محوری ترکیبی از فولاد و آلیاژ حافظه دار شکلی پیشنهاد شد.

در این پژوهش، اثر برخی از منابع مهم عدم قطعیت بر عملکرد قاب های خمشی فولادی کمی سازی شده و در همین چهارچوب احتمالاتی، برخی از شاخصهای خسارت مهم و پرکاربرد با تکیه بر مفاهیم عملکردی بررسی و مقایسه می گردند. منابع عدم قطعیت هم به صورت ذاتی، یعنی مرتبط با نحوه مدل کردن حرکات قوی زمین، و هم به صورت شناختی، یعنی مربوط به پارامترهای مدل عددی قاب، در نظر گرفته می شوند. در انتخاب شاخصهای خسارت نیز سعی می شود تا انواع مهم و گوناگونی از شاخصها که خسارت را بر اساس نظریه ها و مفاهیم گوناگونی تخمین می زنند مورد کاربرد واقع شود. ابتدا دو قاب خمشی فولادی بر اساس استانداردها و مباحث ملی ساختمان در دو سطح مختلف شکل پذیری طراحی شده و مدل عددی آنها با استفاده از نرم افزار منبع باز opensees تولید می گردد. سپس برای دو پارامتر میرایی و جرم سازه مشخصات احتمالاتی در نظر گرفته شده و با استفاده از روشهای تولید اعداد تصادفی، مجموعه ای وسیع از مقادیر به آنها نسبت داده می شود. در گام بعد، تعداد زیادی از رکوردهای حرکات زمین که مشخصات مهم زلزله ها در آنها به طور وسیعی تغییر نماید جمع آوری می گردد. با اجرای آنالیزهای تاریخچه زمانی غیر خطی به صورت پر تعداد برای این قابهای خمشی، مجموعه وسیعی از مقادیر پارامترهای پاسخ سازه ها جمع آوری می گردد که بر مبنای آنها پارامترهای عملکردی و نیز شاخصهای خسارت گوناگون قابل محاسبه هستند. در نهایت، با استفاده از ابزارهای آماری مناسب و نیز با تکیه بر مفاهیم عملکردی مرتبط با قابهای خمشی فولادی، می توان هم اثر عدم قطعیتهای مختلف بر عملکرد قاب را ارزیابی نموده و هم شاخصهای خسارت مختلف را از دیدگاه عملکرد لرزه ای مورد مقایسه قرار داد.

چکیده پیش بینی رفتار دقیق لرزه¬ای سازه¬ها به دلیل عدم قطعیت¬های ذاتی رخداد زلزله (aleatory uncertainty) و عدم قطعیت¬های مرتبط با ظرفیت سازه¬ها ( epistemicuncertainty) امکان پذیر نمی-باشد. این در حالی است که با افزایش دانش بشر در زمینه رخدادهای لرزه¬ای از طریق مشاهدات، آزمایشات و یا تجربیات، امکان دستیابی به مدل¬هایی با عدم قطعیت¬های کمتر امکان پذیر شده است. در مهندسی زلزله تاکنون مطالعات زیادی روی عدم قطعیت¬های ذاتی صورت گرفته و اخیرا مطالعه روی عدم قطعیت¬ دانش(طراحی و ساخت) و تاثیر آن روی ارزیابی عملکرد لرزه¬ای اهمیت بیشتری پیدا کرده است. در این راستا برای ارزیابی اثر عدم قطعیت¬های دانش ناشی از طراحی و ساخت می¬توان از تحلیل دینامیکی افزایشی (ida) بهره برد. در این روش همزمان با در نظر گرفتن اثر عدم قطعیت¬های ذاتی ناشی از رکوردهای زلزله با معرفی مجموعه¬ای از مدل¬های مختلف سازه¬ها میزان تاثیر عدم قطعیت¬های دانش بر روی پارامترهای تقاضای لرزه¬ای تعیین می گردد. مجموعه سازه¬های انتخابی باید از جامعیتی برخوردار باشد که بتواند نماینده عدم قطعیت¬های طراحی و ساخت باشد. بدین ترتیب با استفاده از آنالیز دینامیکی افزایشی برای این مجموعه سازه¬ها، اثر عدم قطعیت¬های ناشی از طراحی و ساخت برروی پارامترهای تقاضای لرزه¬ای (edp) بدست می¬آید. در پایان¬ نامه حاضر، با در نظر گرفتن تعدادی از عدم قطعیت¬های معرفی شده از جمله مقاومت تسلیم فولاد و مقاومت شکست جوش اتصالات، منحنی¬های ida شتاب طیفی مود اول بر حسب تغییر مکان نسبی میان طبقه¬ای برای قاب¬های خمشی متوسط و ویژه که بر اساس آیین نامه¬ ایران طراحی شده، تحت شتاب نگاشت¬های حوزه دور بدست آمده است. پس از پردازش منحنی های حاصل، ظرفیت سازه ها در سطوح عملکرد متداول، جهت محاسبه¬ی پارامتر قابلیت اعتماد تعیین شده است. در ادامه به مطالعه¬ی روند تغییرات شاخص انرژی تلف شده در ارتفاع قاب¬های خمشی ویژه و متوسط، تحت تاثیر عدم قطعیت¬های موجود در طراحی و ساخت این قاب¬ها پرداخته شد. با توجه به مجموعه فرضیات این پایان نامه، قاب خمشی متوسط نسبت به پراکندگی عدم قطعیت¬ها درمقایسه با قاب خمشی ویژه دارای سطح اعتماد و عملکرد لرزه¬ای بهتری می¬با¬شد. کلمات کلیدی: قاب خمشی فولادی، عدم قطعیت طراحی، عدم قطعیت ساخت، آنالیز دینامیکی افزایشی، عملکرد لرزه¬ای، شاخص انرژی تلف شده

پیشرفت تکنولوژی در جهان نیاز به انرژی را افزایش پیدا داده است و همچنین با در نظر گرفتن ارزان بودن سوخت¬های فسیلی مانند نفت و گاز، تقاضا برای این انرژی¬ها افزایش چشمگیری پیدا کرده است. این امر موجب افزایش تقاضا برای استخراج مواد هیدروکربنی و همچنین افزایش نیاز به خطوط لوله برای انتقال این مواد شده است. فرآورده های نفتی برای انتقال راحت نیاز به دما و فشار بالا دارند. وجود دما و فشار داخلی در لوله ها منجر به افزایش طول لوله شده که این امر حرکت لوله بر روی خاک را در پی دارد. حرکت لوله بر روی خاک و وجود اصطکاک بین خاک و لوله ممکن است باعث کمانش لوله شود. خطوط لوله مدفون در مقابل کمانش جانبی مقید شده اند، به همین دلیل کمانش رو به بالا در ابن خطوط محتمل است.کمانش رو به بالا در خطوط لوله می تواند موجب آسیب های جدی به خط لوله گردد، بنابراین بررسی کمانش خط در اثر فشار و حرارت سیال داخلی دارای اهمیت فراوان است. در این پایان نامه، مسئله کمانش رو به بالا در خطوط لوله با در نظر گرفتن اندرکنش خاک- سازه و خوردگی بررسی شده است و رفتار پس کمانش آن تحت اثر فشار و حرارت سیال داخلی به روش عددی و تحلیلی مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای این کار از نرم افزار المان محدود opensees با در نظر گیری اثرات غیر خطی هندسی و مصالح استفاده شده است. برای چندین نمونه مختلف لوله با قطر و ضخامت مختلف، رفتار کمانشی لوله تحت اثر حرارت و فشار مانیتور شده است و نمودار های تغییر مکان-حرارت و تغییر مکان-نیرو برای حالات مختلف سربار، نقص اولیه های مختلف و مشخصات مکانیکی مختلف خاک، عمق مختلف دفن لوله، وزن موثر مختلف و خوردگی استخراج شده است. صحت سنجی مدل عددی به کمک مقایسه نتایج با روابط تحلیلی و کارهای پیشین در این زمینه، انجام شده است. همچنین به کمک یک مدل تحلیلی، تحلیل کمانش خط لوله بر روی یک بستر انعطاف پذیر انجام شده است و نتایج حاصل از حل تحلیلی با نتایج مدل عددی مقایسه و انطباق قابل قبولی مشاهده گردید. در روش تحلیلی جابجایی خط لوله با استفاده از معادله تعادل جزء خط لوله بدست آمده است که معادله دیفرانسیل حاصل به صورت فرم بسته حل گردیده است، سپس با استفاده از انرژی پتانسیل کل سازه مقدار بار کمانشی سازه بدست می آید. اثر فشار و حرارت در طول لوله و بلند شدگی سازه از روی خاک در روش تحلیلی دیده شده است. با بررسی نتایج، این برداشت انجام شده است که رفتار کمانشی و پس کمانشی خطوط لوله به شدت تحت تاثیر مشخصات مکانیکی لوله و خوردگی می باشد. همچنین ملاحظه گردید که تاثیر خاک های ضعیف بر رفتار کمانشی و پس کمانشی لوله ها قابل توجه است ولی برای خاک های متوسط تا قوی، نتایج تفاوت چندانی با بستر صلب ندارند.

پایداری سازه همیشه نکته کلیدی در طراحی سازه های فولادی بوده است. با افزایش استفاده از برنامه های کامپیوتری در فرآیند طراحی سازه ها، درک روشن و کنترل مناسب پایداری عضو معمولاً به سه وضعیت عمده ارجاع داده می شود: اعضای تحت فشار، اعضا در خمش، اعضای تحت ترکیب فشار و خمش. بسته به لاغری خمشی، صلبیت پیچشی و هندسه مقطع عرضی، اعضای تحت فشار و بار جانبی ممکن است متحمل یکی از انواع کمانش زیر شوند: کمانش خمشی، کمانش پیچش- جانبی و یا کمانش پیچشی-خمشی. در اعضای مواجه با خمش و فشار همزمان (معمولاً به آن ها تیرستون گفته می شود) فشار محوری وارد بر عضو ممان خمشی را تشدید می نماید. این اثر درجه دوم معمولاً به وسیله ضرایب تشدید لنگر در نظر گرفته می شود. اعضای تحت خمش نسبت به محور اصلی مقطع خود ممکن است، کمانش پیچشی-جانبی را توسعه دهند که دال بر خمش حول محور اصلی (خمش جانبی) و پیچش مقطع می باشد. این نوع گسیختگی (کمانش پیچشی جانبی) به صورت ناگهانی در اعضایی که سختی خمشی داخل صفحه آن ها بسیار بزرگتر از سختی خمشی جانبی یا پیچشی می باشد، رخ میدهد. در نهایت، اگر عضو جدار نازک با سطح مقطع دلخواه تحت بار محوری خارج از مرکز سطح قرار داشته باشد، تغییرشکلی که به هنگام کمانش اتفاق می افتد ترکیبی از خمش و پیچش حول دو محور است و در نتیجه تیر مذکور دچار کمانش پیچشی خمشی می شود. زمانی که بار افزایش یابد، موقعیتی پیش میآید که در آن سازه قدری تغییر مکان یافته و ناپایدار می گردد. درنتیجه، عضو مذکور ناپایدار گشته و کمترین باری که موجب رخ دادن چنین وضعیت بحرانی میشود، نمایانگر بار بحرانی عضو است. در بسیاری از موارد با رسم نمودار لنگر خمشی برای ستون کمانش یافته تحت بار محوری فشاری مشخص می گردد که ستون های منشوری برای تحمل لنگر خمشی و نیروی فشاری، همواره اقتصادی ترین اعضاء نیستند. در چنین حالتی، استفاده از اعضای غیرمنشوری میتواند پایداری سازه را بهبود بخشد و موجب کاهش وزن عضود بعلت استفاده بهینه از مصالح گردد. اولین و مهم ترینگام در تحلیل ارتعاشی و کمانشی اعضای جدار نازک غیرمنشوری، تعیین نمودن معادلات تعادل و یا حرکت حاکم بر چنین سیستم هایی است. معادلات مذکور براساس اصل پایستگی انرژی پتانسیل کل یک سیستم الاستیک تعیین می گردند. در کلیه فصول دو تا هفت، معادلات تعادل و یا حرکت حاکم بر اعضای جدار نازک از ایستا نمودن انرژی پتانسیل کلی که شامل انرژی کرنشی، جنبشی و کار نیروی خارجی است، تعیین گشتند. لازم به دکر است که در هر فصل از رساله حاضر، به بررسی نوع خاصی از پایداری تیرهای جدار نازک پرداخته شده است. در نتیجه معادلات تعادل حاصله شامل رفتار پیچشی-جانبی و یا پیچشی-خمشی هستند. در مرحله بعد، حل معادله دیفرانسیل خطی حاکم بر آن سیستم سازه ای از اهمیت زیادی برخوردار است. بعلت آنکه در بحث اعضای غیرمنشوری کلیه ی ضرایب معادلات دیفرانسیل متغیر هستند،روش های کلاسیک استفاده شده در تحلیل پایداری برای اعضای با سطح مقطع متغیر مناسب نیستند.بسط سری های توانی یکی از بهترین روش ها موجودبرای حل معادلات دیفرانسیل خطی با مرتبه های بالا و ضرایب متغیر است.روش حل مبتنی بر این اندیشه است که جواب معادله به صورت یک سری توانی بر حسب نوشته شود. پس از محاسبه ی جواب معادله دیفرانسیل پایداری و یا ارتعاشی حاکم بر عضو تحلیلی مد نظر، گام بعدی تعیین مقدار بار بحرانی کمانش و یا فرکانس طبیعی ارتعاش آن سازه می باشد. در این رساله، با استفاده از بسط سریهای توانی، بار کمانشی جانبی، خمشی-پیچشی و فرکانس ارتعاشی اعضای جدار نازک غیرمنشوری با سطح مقطع باز، بار کمانشی و فرکانس طبیعی ارتعاش ستون با مقطع متقارن متکی بر بستر الاستیک و همچنین بار کمانش جانبی تیرهای جدار نازک منشوری با در نظر گرفتن اثرات تغییر شکل های بزرگ به کمک روشهایی چون حل معادله دیفرانسیل پایداری حاکم بر آن سیستم و روش اجزای محدود تعیین می شوند. نتایج به دست آمده در طی فصول مختلف این رساله نشان دهنده کارآیی و توانایی روش سریهای توانی در حل معادلات دیفرانسیل تعادل و بدست آوردن مقادیر بار بحرانی و فرکانسهای طبیعی ارتعاش در اعضاء غیرمنشوری میباشند.

امروزه در کشور های توسعه یافته و در حال توسعه، رشد سریع تکنولوژی باعث به وجود آمدن نیازی روزافزون به منابع انرژی شده است. در این میان منابع هیدروکربنی از جمله نفت و گاز یکی از منابع اصلی تولید انرژی می باشد. وجود بسیاری از این مناطق در نواحی مستعد لرزه خیزی کار را برای طراحان دشوارتر کرده است. از اینرو در این پایان نامه سعی شده تا عوامل تاثیرگذار در طراحی لرزه ای چنین سازه هایی بررسی شود. با توجه به اینکه این سازه ها بر روی بستر دریا مستقر هستند و زلزله از بستر به سازه منتقل می شود، مشخصات خاک تاثیر زیادی در پاسخ سازه به بار زلزله دارد. به منظور بررسی اثر خاک بر روی پاسخ سازه، دو خاک ضعیف و قوی مورد بررسی قرار گرفته اند. در راستای مقایسه ی اثر این دو خاک در پاسخ سازه به زلزله از دو استاندارد api و iso استفاده شده است. به همین منظور برای سه سطح زلزله مقاومت، تحلیل طیفی با استفاده از نرم افزار sacs انجام شده و نتایج مورد بررسی قرار گرفته است. پس از پردازش نتایج تحلیل مشخص شد که برش پایه وunity check بدست آمده حاصل از طیف iso برای گره ها، المان ها و در طول شمع در اکثر موارد بیشتر از مقادیر حاصل از طیف api است. در ادامه برای بررسی بیشتر علاوه بر تحلیل طیفی، تحلیل تاریخچه زمانی نیز با استفاده از نرم افزار opensees انجام شده است.unity checkشمع، حاصل از آنالیز طیفی در خاک ضعیف تر مقادیر بزرگتری را نسبت خاک قوی تر می دهد، این در حالیست که مقادیر unity check شمع، حاصل از آنالیز تاریخچه زمانی در خاک قوی تر بیشتر از خاک ضعیف تر می باشد.تفاوت در نتایح بدست آمده از تحلیل این دو نرم افزاربا توجه به تفاوت نحوه تحلیلآنها تفسیر می شود. در تحلیل طیفی بار زلزله با توجه مشخصه های دینامیکی سازه بین المان های جکت توزیع می شود و پس از ارتعاش جکت نیرو به شمع و سپس به خاک منتقل می شود. درحالیکه در آنالیز تاریخچه زمانی رکورد زلزله در bed rock وارد می شود و پس از عبور از لایه های خاک به شمع و سپس به جکت منتقل می شود. سپس با ارتعاش جکت نیرو به شمع و بعد به خاک منتقل خواهد شد. با بررسی فرآیند تحلیل و نتایج روشن شد که در روش آنالیز طیفی اثر لایه های پایین تر خاک دیده نمی شود و اگر لایه ای ضعیف در اعماق پایین تر قرار گرفته باشد، تحلیل طیفی قادر به در نظر گرفتن آن نخواهد بود، در حالیکه در آنالیز تاریخچه زمانی اثر همه ی لایه ها دیده می شود. بنابراین بنظر می رسد که با توجه به نحوه تحلیل این دو روش، نتایج آنالیز تاریخچه زمانی دقیق تر از نتایج آنالیز طیفی است.

امروزه استفاده از مقاطع فولادی سرد نورد شده در تیرهای مایل به عنوان اعضای سازه‏ای ثانویه که رابطی میان پوشش سقف و دیوارهای باربر هستند، رواج یافته است. پوشش سقف به عنوان تکیه‏گاهی الاستیک برای تیر محسوب می‏شود. نیروهای ثقلی وارد بر تیرهای مایل به دو مولفه قائم بر امتداد تیر و موازی با امتداد تیر قابل تجزیه هستند. اعضای تحت این نوع بارگذاری را می‏توان به عنوان تیرستون‏های با نیروی محوری متغیر محسوب کرد. تاکنون جهت طراحی این اعضا یا از اثر نیروی محوری صرف‏نظر می‏شد یا حداکثر نیروی محوری متغیر به عنوان نیروی محوری ثابت معادل لحاظ می‏شد. نتیجه این‏ روش طراحی می‏تواند غیرایمن یا غیراقتصادی باشد. در این پایان‏نامه پایداری تیرهای مایل تحت بارهای ثقلی با تکیه‏گاه الاستیک در برابر کمانش جانبی-پیچشی و کمانش اعوجاجی بررسی شده است. جهت بررسی پایداری تیر مایل تحت نیروهای ثقلی از روش انرژی و کار مجازی استفاده شد. به این ترتیب معادلات ریاضی حاکم بر پایداری عضو بدست آمد. با استفاده از این معادلات بار کمانش جانبی-پیچشی و کمانش اعوجاجی عضو حاصل شد. حل معادلات برای چند نمونه تیر مایل نشان داد که افزایش شیب عضو تا 45 درجه بار کمانش جانبی-پیچشی را برای نمونه‏های بررسی شده تا 12% و بار کمانش اعوجاجی را برای نمونه‏های موردنظر تا 43% کاهش می‏دهد. در رابطه با کمانش جانبی-پیچشی اثر مهاربندی جزئی بر پایداری عضو بررسی شد و مشاهده شد بین نتایج بدست آمده از تحلیل پایداری تیر مایل در حالت مهاربندی جانبی جزئی نسبت به حالت مهاربندی جانبی کامل در برخی موارد اختلاف وجود دارد.در رابطه با کمانش اعوجاجی نیز اثر اتصال پانل بر بار بحرانی تیر بررسی شد. در مطالعه موارد خاص مشاهده شد که با اتصال پانلی با ضخامت معمول بار کمانش اعوجاجی تیر تا دو برابر افزایش یافت.

سکوهای دریایی فولادی از جمله رایج¬ترین سازه¬¬هایی هستند که به¬منظور بهره برداری از ذخایر نفتی دریایی مورد استفاده قرار می¬گیرند. به دلیل رفتار بسیار پیچیده این سازه به لحاظ وجود اندرکنش خاک، سازه و شمع و هچنین اثر بارهای محیطی و قرارگیری آن در شرایط بارهای فوق¬العاده، امکان ایجاد خرابی و فروپاشی آنها دور از ذهن نبوده و توجه ویژه¬ای را در این خصوص می¬طلبد. ایجاد آسیب در این سازه¬ها و همچنین مود خرابی در آنها، بستگی به هندسه سازه، جنس مصالح سکو، نوع خاک منطقه، شدت بارهای محیطی، و شیوه طراحی سازه داشته و تغییر در خصوصیات هریک از این موارد موجب تغییر در مود خرابی خواهد گردید. در این پایان¬نامه یک سکوی موجود در منطقه خلیج فارس انتخاب گردیده و با استفاده از دو خاک موجود در این منطقه به نام¬های e4 و 19c که نسبت به هم خاک¬های ضعیف¬تر و قوی¬تر می¬باشند، چند مدل از سکو مورد مطالعه قرار گرفت. جهت ارزیابی رفتار سکو و یافتن مود خرابی در هر حالت، مدل اجزاء محدود با درنظرگرفتن رفتار غیرخطی هندسی و مصالح و همچنین اندرکنش خاک-شمع- سازه در نرم افزار opensees ایجاد شد و با استفاده از تحلیل استاتیکی غیرخطی بارافزاینده و در نظرگرفتن نیروی موج به عنوان نیروی جانبی موثر در تحلیل¬ها مودهای خرابی و شکست سکو مورد بررسی قرار گرفت. در تحلیل¬های اولیه¬ای که بر روی سکوی مبنا صورت پذیرفت مشخص شد که در صورتی که مقاومت قسمت جکت نسبت به مقاومت شمع¬ها بیشتر باشد خرابی سکو به علت تشکیل مفاصل پلاستیک در شمع¬ها اتفاق می¬افتد و تاثیر خاک قوی¬تر به صورت افزایش مقاومت و سختی کلی می¬باشد و مود خرابی را تغییر نمی¬دهد. در ادامه برای بررسی بیشتر، مدل¬های دیگر سکو با افزایش سطح مقطع شمع و همچنین افزایش تنش تسلیم فولاد مصرفی درشمع¬ها در محل¬های تشکیل مفصل پلاستیک که منجر به افزیش مقاومت شمع¬ها می¬شوند، تهیه شد و مجددا با استفاده از مشخصات ? خاک ذکر شده آنالیزها تکرار شد و مشاهده شد که با افزایش مقاومت فونداسیون، مهاربندها نیز همراه با تسلیم شمع¬ها کمانش می¬کنند که باعث می¬شود از ظرفیت سکو به طرز بهینه¬تری استفاده شود و مود شکست مطلوب¬تر بوجود بیاید. همچنین کاهش سطح مقطع مهاربندها و پایه¬های جکت که منجر به کاهش مقاومت قسمت جکت می¬شود، نیز باعث می¬شود مود خرابی در شمع¬ها اتفاق نیفتد. بررسی¬های صورت گرفته در این پایان¬نامه نشان می¬دهد که در صورت برقرار بودن تناسب مقاومت بین قسمت شمع و خاک و قسمت جکت می¬توان از خرابی نامطلوب شمع¬های سکو جلوگیری کرد و در طراحی¬های جدید علاوه بر درنظرگرفتن مسائل اقتصادی، به عملکرد بهینه سازه نیز توجه نمود.

شکست ترد اتصالات گیردار قاب های خمشی فولادی در زلزله های نورث ریج (1994) و کوبه (1995) موجب گردید تا اتصالات صلب جدیدی معرفی شوند که مشکلات اتصالات سنتی را با عملکرد مناسب خود مرتفع ساخته اما به دلیل ایجاد تغییرشکل های غیرالاستیک و ماندگار در زلزله های شدید، هزینه های تعمیرات را بالا می برند. استفاده از مواد بازگشت پذیر و هوشمندی چون آلیاژهای حافظه دار در این اتصالات می تواند تغییرشکل های ماندگار و نیاز به تعمیرات را تا حدود چشمگیری کاهش دهد. در این تحقیق کاربرد آلیاژ حافظه دار پایه آهنی و با بازیابی کرنش حدود 5% در اتصال صلب ورق انتهایی و با استفاده از نرم افزار ansys به عنوان پیچ و یا ورق در محل تشکیل مفصل پلاستیک بررسی شده است. با حفظ ابعاد اجزای اتصال، عملکرد ورق آلیاژ برتری داشته و اتصال مجهز به آن با حفظ مقاومت خمشی، سختی و شکل پذیری، بازگشت پذیری بیشتر و جذب انرژی کمتری نسبت به اتصال فولادی مشابه دارد. نتایج نشان می دهد اتصال مجهز به ورق آلیاژ حافظه دار با طولی بیشتر از طول تشکیل مفصل پلاستیک در بال های تیر با فراهم ساختن حدود متعادلی از بازگشت پذیری و جذب انرژی، بهینه ترین و اقتصادی ترین اتصال هیبریدی ورق انتهایی سخت شده در میان اتصالات بررسی شده در این تحقیق است.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.