به محدوده ای که در فاصله 15-20km از گسل مسبب زلزله (منبع اصلی لغزش) باشد حوزه نزدیک گفته می شود. اثر زلزله در محدوده نزدیک گسل به مقدار زیادی وابسته به جهت وقوع زلزله می باشد.به علت نزدیک بودن سرعت گسیختگی گسل به سرعت انتشار موج برشی، امواج آزاد شده در لغزش های متوالی در قسمت های جلوی مسیر گسیختگی جمع می شوند که با تجمع امواج برشی رسیده به سایت مواجه خواهیم بود، در نتیجه جبهه موج تشکیل شده به طور ناگهانی و به صورت یک شوک قوی به سایت می رسد که این امواج باعث ایجاد یک یا چند پالس نیرومند می شوند که معمولا در ابتدای رکوردهای مربوط به سرعت زلزله های نزدیک گسل دیده می شود. این ویژگی به عنوان جهت پذیری پیشرونده گسیختگی (forward directivity) شناخته می شود. به دلیل وجود پالس های نیرومند با دامنه و دوره تناوب بلند tp در رکورد زلزله هایی که در این گروه قرار می گیرند و همچنین به دلیل اینکه این گونه از زلزله ها دارای مدت زمان موثر کوتاهی می باشند، انرژی حاصل از شکست در مدت کوتاهی به سایت می رسد که باعث ایجاد یک حالت پالس گونه و ضربه ای می شود. در روش تحلیل خطی سازه ها، از نیروهای واقعی زلزله با نسبت ضریب رفتار، r، کاسته شده و به سازه اعمال می شود و با فرض رفتار خطی اعضای سازه، نیروهای داخلی هر یک از اعضا محاسبه و طراحی می شود. وقوع زلزله های مخربی مانند لوماپریتا و نورتریج و برجا گذاشتن خسارات هنگفت، محققین را بر آن داشت تا سازه هایی را طراحی کنند که عملکردشان در حین زلزله قابل پیش بینی باشد، بدین منظور روش طراحی براساس عملکرد ایجاد گردید. طبق این روش بررسی و ارزیابی پاسخ دقیق سازه، فقط با استفاده از تحلیل های غیرخطی ممکن خواهد بود. تحلیل های غیرخطی به 2 دسته کلی تقسیم می گردند: 1) تحلیل استاتیکی غیرخطی: این نوع تحلیل نسبت به روش تاریخچه زمانی غیرخطی ساده تر می باشد، به همین دلیل در ارزیابی عملکرد سازه ها بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد. در این روش تنها بخشی از منحنی هیسترزیس سازه مورد بررسی قرار گرفته و در ارزیابی عملکرد سازه ها فقط حداکثر جابه جایی های غیرخطی مورد توجه قرار می گیرد. این روش که به تحلیل بار افزون (پوش اور) مشهور است، تحلیل تقریبی است که در آن پس از اعمال بارهای ثقلی، سازه در معرض بارهای جانبی با یک الگوی مشخص که به صورت تدریجی افزایش می یابد، قرار داده می شود. در هر گام که بارهای جانبی به صورت تدریجی افزایش می یابند، سختی سازه اصلاح می گردد، بعبارت دیگر در هر گام معادله تعادل استاتیکی کنترل شده و این عمل تا زمانیکه مرکز جرم بام به یک مقدار تعریف شده (جابه جایی هدف یا نقطه عملکرد) برسد یا قبل از اینکه ناپایدار (فروریزی) شود، ادامه می یابد. در دستورالعمل بهسازی لرزهای، نشریه 360 برای تعیین جابه جایی هدف از روش ضرایب تغییرمکان که برگرفته از fema356 می باشد، استفاده می کند. در این روش جابه جایی هدف از حاصل ضرب تغییرمکان طیفی الاستیک متناظر با پریود مود اول ارتعاش ساختمان در مجموعه ای از ضرایب بدست می آید. 2) تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی: تحلیل تاریخچه زمانی روشی پیچیده و در عین حال دقیق برای ارزیابی نیازهای سازه تحت اثر نگاشت های حرکت زمین است. در این روش، آثار مودهای بالاتر و تغییرات در الگوی بار اینرسی به علت نرم شدگی سازه در خلال زلزله به طور خودکار درنظر گرفته می شود. در این تحقیق، ابتدا تحلیل های استاتیکی غیرخطی روی قاب های خمشی فولادی ویژه با تعداد طبقات 5، 10 و 15 طبقه تحت رکوردهای حوزه نزدیک انجام می گیرد. سپس بمنظور ارزیابی میزان و نحوه تغییر پارامترهای رفتار لرزه ای، از تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی بعنوان روش دقیق استفاده می شود. مقایسه و بررسی نتایج نشان میدهد که به دلیل بارگذاری غیرمتغییر و درنظر نگرفتن مودهای بالاتر و تغییر مشخصه های دینامیکی در حین زلزله، پاسخ طبقات حاصل از تحلیل پوش اور برای سازه های میان مرتبه و بلند مرتبه در مقایسه با تحلیل تاریخچه زمانی متفاوت می باشد؛ به همین جهت استفاده از روش تحلیل پوش اور در تخمین عملکرد سازه در حین زلزله برای سازه های میان مرتبه و بلند مرتبه، نتایج نادرستی را نتیجه می دهد ولی برای سازه های کوتاه مرتبه استفاده از تحلیل پوش اور مناسب می باشد، رکوردهای نزدیک گسل در مقایسه با رکوردهای دور از گسل، به مراتب تقاضای بزرگتری به سازه اعمال می کنند و باعث غیرخطی شدن و اعمال تقاضای شکل پذیری بیشتر به سازه می گردند.

سیستم مهاربازویی و کمربندخرپایی یکی از سیستم¬های سازه¬ای قابل استفاده در ساختمان¬های بلند جهت کنترل جابجایی نسبی طبقات و جابجایی بام بر اثر بارهای جانبی ناشی از باد یا زلزله می¬باشد. در این پایان¬نامه به بررسی رفتار لرزه¬ای این سیستم پرداخته خواهد¬ شد. بدین منظور چندین مدل سه¬ بعدی یک ساختمان چهل طبقه با سیستم قاب خمشی فولادی ویژه شامل یک هسته مرکزی مهاربندی شده با و بدون سیستم مهار-کمربندی با استفاده از نرم افزار sap2000 با یکدیگر مقایسه می¬¬شوند. هدف از این پژوهش یافتن و مقایسه محل بهینه مهارهای کمربندی در ارتفاع با استفاده از تحلیل¬های دینامیکی طیفی و تاریخچه¬زمانی خطی می¬باشد. علاوه بر این، میزان کاهش جابجایی جانبی بام بر حسب محل مهارهای بازویی و کمربندهای خرپایی مورد بحث قرار می گیرد. بررسی نتایج عددی نشان می¬دهد که محل بهینه یک سطح مهار و کمربند در میانه ارتفاع و برای دو سطح در یک سوم و دو سوم ارتفاع می¬باشد. همچنین زمانی که مهارها و کمربندها در جایگاه مناسب خود قرار گیرند، جابجایی جانبی بام را بطور متوسط به میزان 20 تا 60 درصد نسبت به حالت بدون مهار کاهش می¬دهند.

پاسخ لرزه ای سازه ها، از برهم کنش بین سه سیستم متصل به هم سازه، شالوده و خاک مجاور شالوده اثر می پذیرد؛ درحالیکه عموماً در تحلیل دینامیکی سازه ها، زلزله ثبت شده در میدان آزاد به طور مستقیم به پایه گیردار سازه وارد می شود. مدارک مستندی بر اساس مطالعات تحلیلی و میدانی وجود دارد که نشان می دهد پدیده اندرکنش خاک-سازه، نیروهای لرزه ای وارد به سازه را افزایش داده، به طوری که در مواردی به خرابی و فروریزش سازه ها منجر شده است؛ این اثرات زمانی قابل توجه تر می گردند که رفتار سیستم وارد ناحیه غیرخطی شود. در این مطالعه، پاسخ لرزه ای ساختمان فولادی با سیستم باربر جانبی قاب خمشی و مهاربندی شده و با لحاظ اندرکنش غیرخطی خاک-سازه بررسی می گردد. اندرکنش خاک-ساختمان از طریق روش فنر-میراگر معادل و براساس مدل تیر وینکلر مدل سازی می شود. در این روش قابلیت تأمین شرایط مرزی توده خاک، میرایی تشعشعی و کاهش سختی خاک وجود دارد. شالوده نیز، سطحی و بر روی دو نوع خاک رس سخت و نرم فرض می شود. در انتها تحلیلِ استاتیکی و دینامیکی سیستم خاک-ساختمان، به کمک نرم افزار اجزای محدود opensees صورت می گیرد. نتایج بدست آمده، حاکی از این است که در نظر گرفتن اثرات اندرکنش خاک-سازه، سبب افزایش دوره تناوب و جابه جایی افقی ساختمان در تمامی مدل ها می شود. همچنین بسته به مشخصات خاک، محتوای فرکانسی زمین لرزه، نوع سیستم باربر و هندسه ساختمان، هر یک از مقادیر برش و لنگر پایه در ساختمان، منحنی لنگر-دوران اعضاء و همچنین دریفت بین طبقات به میزان قابل توجهی تغییر می کنند. تغییر رفتار ساختمان به سمت مقادیر بحرانی، در برخی از حالات خاک-ساختمان، اهمیت مسئله اندرکنش خاک-سازه را نمایان می کند. در این مطالعه، پاسخ لرزه ای ساختمان فولادی با سیستم باربر جانبی قاب خمشی و مهاربندی شده و با لحاظ اندرکنش غیرخطی خاک-سازه بررسی می گردد. اندرکنش خاک-ساختمان از طریق روش فنر-میراگر معادل و براساس مدل تیر وینکلر مدل سازی می شود. در این روش قابلیت تأمین شرایط مرزی توده خاک، میرایی تشعشعی و کاهش سختی خاک وجود دارد. شالوده نیز، سطحی و بر روی دو نوع خاک رس سخت و نرم فرض می شود. در انتها تحلیلِ استاتیکی و دینامیکی سیستم خاک-ساختمان، به کمک نرم افزار اجزای محدود opensees صورت می گیرد. نتایج بدست آمده، حاکی از این است که در نظر گرفتن اثرات اندرکنش خاک-سازه، سبب افزایش دوره تناوب و جابه جایی افقی ساختمان در تمامی مدل ها می شود. همچنین بسته به مشخصات خاک، محتوای فرکانسی زمین لرزه، نوع سیستم باربر و هندسه ساختمان، هر یک از مقادیر برش و لنگر پایه در ساختمان، منحنی لنگر-دوران اعضاء و همچنین دریفت بین طبقات به میزان قابل توجهی تغییر می کنند. تغییر رفتار ساختمان به سمت مقادیر بحرانی، در برخی از حالات خاک-ساختمان، اهمیت مسئله اندرکنش خاک-سازه را نمایان می کند.

شبکه خطوط لوله که از آن به عنوان شریان های حیاتی یاد می شود نقش مهمی در زندگی بشر ایفا می کند. بررسی عملکرد خطوط لوله طی زلزله های گذشته نشان می دهد که تغییر شکلهای ماندگار زمین در مقایسه با ارتعاشات لرزه ای عامل عمده خرابی لوله ها می باشند. در این پایان نامه به بررسی رفتار خطوط لوله مدفون در محل عبور از گسل امتداد لغز با استفاده از دو روش اجزا محدود و یک روش تحلیلی می پردازیم. بدین منظور اندرکنش لوله - خاک در نظر گرفته شده و مصالح لوله، به صورت الاستو پلاستیک با المان لوله به صورت پوسته و خاک اطراف آن با المان های پیوسته در یک مدل و در مدل دیگر لوله به صورت المان تیر و خاک اطراف لوله به وسیله فنرهای مجزا در سه جهت با در نظر گرفتن تئوری وینکلر مورد بررسی قرار می گیرد. تحلیل ها با استفاده از روش اجزا محدود و به وسیله نرم افزار abaqus 6.12 انجام میگیرد. درنهایت مطالعات پارامتری به منظور بررسی اثرات پارامترهایی چون عمق دفن لوله، تغییر زاویه جهت گیری لوله نسبت به گسل، قطر لوله، ضخامت لوله، جابه جایی گسل و نوع خاک انجام می پذیرد.

طی چند دهه اخیر، شاهد گسترش روزافزون در ساخت و توسعه سازه های منعطف شامل ساختمان های بلند، پل های معلق، مخازن ذخیره نفتی و... در حوزه مهندسی عمران هستیم. از طرفی، حرکت زمین هنگام زلزله های بسیار قوی در فواصل دور نسبت به گسل معمولا ناشی از امواج سطحی و دارای دوره تناوب بالا و همچنین مدت تداوم طولانی می باشند.این اثر عمدتا در ساختگاه های نرم و آبرفتی به سبب ایجاد پدیده تشدید رخ می دهد. لذا شناخت زلزله های قوی دور و بررسی آثار سازه ای آنها حائز اهمیت فراوان می باشد. در این پایان نامه، پس از بررسی خصوصیات زلزله های با محتوای پریود بالا، بازتاب 3 ساختمان 5 ، 10 و 15 طبقه با سیستم قاب خمشی فولادی تحت تاثیر سه زوج شتاب نگاشت ثبت شده در زلزله 1999 چی-چی تایوان با محتوای پریودی بالا مورد بحث و بررسی می گیرد. ضمناً، بازتاب خطی و غیرخطی این مدل ها با استفاده از نتایج تحلیل تاریخچه زمانی بدست آمده توسط نرم افزار perform-3d با همدیگر مقایسه می شوند.

درباره مشخصات مولفه افقی زلزله در دهه های اخیر تحقیقات و مطالعات گسترده و مفصلی هم از دیدگاه مهندسی زلزله و هم از دیدگاه زلزله شناسی صورت پذیرفته است. در حالی که در مورد مولفه قائم زمین لرزه این مطالعات و تحقیقات به طور گسترده انجام نشده است، این در حالیست که رکوردهای ثبت شده در نواحی نزدیک گسل نشان دهنده حرکت شدید قائم زمین می باشد و ارتعاشات قائم زمین در نواحی نزدیک گسل باعث خرابی های گسترده ای در بسیاری از سازه هایی که حتی مسائل مربوط به آیین نامه زلزله را نیز رعایت کرده اند، گردیده است. این موضوع سبب شد محققین بیشتر به این مسئله توجه کنند و با بررسی های انجام شده مشخص شد که در پریودهای کوتاه و در فواصل نزدیک گسل،تاثیر مولفه قائم زلزله به مراتب بیشتر و حتی در برخی موارد بسیار شدیدتر از مولفه افقی می باشد. شواهد تجربی به دست آمده در این زمینه مربوط به چند زلزله مهم سال های گذشته از جمله زلزله 1994 نورتریج و زلزله 1995 کوبه و زلزله 2003 بم می باشد. پاپازگلو و الناشای ( 1996 ) با بررسی تعداد زیادی از گسیختگی های مشاهده شده در پل ها در زلزله های نورتریج و کوبه نشان دادند که خرابی اکثر ستون ها به علت افزایش نیروی محوری حاصل از مولفه قائم زلزله بود، همچنین با بررسی اثرات مولفه قائم زلزله بر روی ساختمان ها و پل ها مشاهده کردند که متناوب شدن نیروی محوری المان های قائم، منجر به کاهش ظرفیت برشی ستون ها می شود و این مشاهدات به کمک شبیه سازی عددی تایید شدند. این در حالیست که بسیاری از آیین نامه های موجود اثرات مربوط به مولفه قائم را به طور غیر مستقیم یا موضعی در نظر می گیرند و آن را به صورت ضریبی از طیف مولفه افقی معرفی نموده اند. این نسبت برای اولین بار در سال 1973 توسط نیومارک و برابر( v/h = 2/3 ) معرفی گردید. به همین دلیل در این تحقیق به بررسی بیشتر اثرات مولفه قائم زلزله بر روی پل های بتنی در نواحی نزدیک گسل می پردازیم.

همان طور که عنوان شد انفجار مواد منفجره در اطراف ساختمان ها سبب اعمال بارگذاری ناگهانی بر ساختمان می گردد و در برخی مواقع خسارات مالی و جانی جبران ناپذیری بدنبال دارد. بنابراین هدف از پژوهش حاضر در آغاز مدل سازی بارهای ناشی از انفجار که به صورت کروی انتشار یافته و بر سازه اعمال می گردد و شناسایی ویژگی آنها و به دنبال آن ارزیابی اثرات آن بر ساختمان های بتنی که شامل نمودارهای نیرو جابجایی، نیروی برش پایه و ... با استفاده از نرم افزار توانمند abaqus است. در تحقیق حاضر اثرات بارهای انفجار و پارامترهای موثر بر آنها از جمله فاصله مرکز انفجار و مقدار مواد منفجره از ساختمان با استفاده از نرم افزار abaqus مدل سازی می گردد. بنابراین با مدل سازی بارهای انفجاری و ارزیابی پاسخ ساختمان در برابر این بارها مقدار آسیب وارده نیز تخمین زده می شود.

تغییر فضایی حرکت زمین در زلزله، علاوه بر تغییر زمانی آن، ممکن است در طراحی سازه های طویل و گسترده شبیه شریانهای حیاتی مهم و قابل توجه باشد. تغییر حرکت زمین در تکیه گاههای این سازه ها، آسیب فراوانی طی زلزله های گذشته با آنها وارد کرده است . در این پایان نامه با استفاده از مبانی تئوری ارتعاشات تصادفی اثر تغییر فشایی زلزله به عنوان پدیده ای اتفاقی روی بازتاب لوله های مدفون بررسی می شود. علاوه بر بررسی چندین مدل تجربی، یک مدل تئوری نسبتا جامع تابع همبستگی برای توصیف تغییر فضایی حرکت زمین بیان می شود. مدل تئوری شامل سه بخش مجزای اثر عدم همبستگی (ناشی از تفرق امواج در محیطهای ناهمگن زمین)، اثر انتشار موج (ناشی از محدود بودن سرعت انتشار موج) و اثر ساختگاه (ناشی از تفاوت در شرایط محلی خاک) می باشد. نشان داده می شود مولفه عدم همبستگی دارای مقداری حقیقی، غیرمنفی و کاهش بر حسب تواتر و فاصله می باشد. در حالی که مولفه های حقیقی، غیرمنفی و کاهش بر حسب تواتر و فاصله می باشد. در حالی که مولفه های انتشار موج و ساختگاه دارای توابع مختلط با مدول واحد و برای بیان تغییر فاز امواج به کار می روند. بازتاب لرزه ای لوله های مدفون در جهات جانبی و طول به صورت مستقل و با استفاده از مدل جرم پیوسته بررسی می شود. تحریک زلزله به صورت پدیده ای تصادفی و با همبستگی جزئی لحاظ می شود. در تحلیل بازتاب لوله از دو مدل رایج تغییر فضایی حرکت زمین استفاده می شود. اهمیت در نظر گرفتن تحریک متفاوت تکیه گاهی مشخص می شود. تحریک یکسان تکیه گاهی فقط تغییر مکان جسم صلب در لوله ایجاد می کند در حالی که تحریک متفاوت تکیه گاهی موجب تنشهای نسبتا بالا در آن می شود. ارتباط بین کمیت های بازتاب و خصوصیات دینامیکی لوله، خاک و تحریک زلزله و میزان تاثیر هر کدام تعیین می شود. اهمیت نسبی پدیده های عدم همبستگی و انتشار موج تغییر فضایی حرکت زمین روی بازتاب لوله در شرایط مختلف بررسی می شود. مولفه انتشار موج در سرعتهای انتشار ظاهری موج کم تاثیر قابل توجهی روی بازتاب لوله دارد. در حالی که برای سرعتهای انتشار بالا و تحریکهای با کاهش سریع همبستگی، مولفه عدم همبستگی از اهمیت بیشتری برخوردار می باشند. نتایج نشان می دهد بازتاب لوله ها به جزئیات مدل تغییر فضایی خصوصا درجه کاهش نمایی یا مولفه عدم همبستگی آن حساس می باشد. لذا اهمیت یک عبارت واحد برای توصیف تغییر فضایی حرکت زمین در تحلیل سازه های طویل همانند لوله های مشخص می شود.